Application of Dual-Path Hybrid Topology to Synchronous Rectifier in Isolated DC-DC Converter

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K14235
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 21010:Power engineering-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Hata Katsuhiro 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (70837294)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: DC-DCコンバータ / ハイブリッドDC-DCコンバータ / 電源回路 / インダクタ電流低減 / ソフトスイッチング

Outline of Final Research Achievements

This study focuses on developing a theoretical framework and practical demonstration of applying a dual-path hybrid topology to the secondary-side synchronous rectifier in an isolated DC-DC converter. The aim is to significantly reduce losses in the output inductor, thereby achieving a more compact and efficient power supply circuit. Specifically, the research addressed three key topics: 1) theoretical analysis and modeling of steady-state characteristics, 2) component selection and circuit design to achieve small size and high efficiency, and 3) clarification of soft switching conditions considering load variations. By integrating the outcomes, the study established a theoretical framework for a synchronous rectified isolated DC-DC converter incorporating a dual-path hybrid topology and demonstrated its effectiveness.

Free Research Field

パワーエレクトロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では，インダイレクト型ハイブリッド回路を絶縁型DC-DCコンバータの二次側同期整流回路に応用するための具体的な回路構成を示し，理論解析に基づく素子選定と回路設計に関する手法を体系的にまとめた。また，インダイレクト型ハイブリッド回路の課題であったキャパシタのスパイク電流を抑制できる新たな回路トポロジーを提案し，その有効性を実証実験により明らかにしたことで，提案回路を幅広いアプリケーションに適用できる可能性を示した。このほか，実証実験を通じて実際の応用を視野に入れた知見が得られ，高性能電源回路の発展につながる成果が得られた。