I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   11 No .   2 A p r il   2 0 2 1 ,   p p .   1 1 1 4 ~1 1 2 2   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 1 1 i 2 . p p 1 1 1 4 - 1 1 2 2          1114       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   DC - D C conv ert er  w ith  5 0   k H z - 500   kH z   ra ng e of sw itching  frequen cy  f o r pas siv e co m po nen v o lu m reduc tion       M o hd   A m irul Na i m   K a s ira n A s m a ra s hid   P o nn ira n Nur ul   N a bil a M ad   S ia m M o hd   H a f izie   Ya t im No Az m ira   Che  I bra hi m ,   A s m a w M d Yuno s   F a c u lt y   o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic E n g in e e rin g ,   Un iv e rsiti   T u n   H u ss e in   On n   M a lay sia ,   M a la y si a       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   4 ,   2 0 2 0   R ev i s ed   J u l   2 0 ,   2 0 2 0   A cc ep ted   Sep   3 0 ,   2 0 2 0       T h is  p a p e p re se n ts  th e   re latio n sh ip   o f   sw it c h in g   f re q u e n c y   to w a r d p a ss iv e   c o m p o n e n ts  v o lu m e   o f   DC - DC   b o o st  c o n v e rter.  P r in c ip a ll y ,   th e   in d u c to r   c u rre n ri p p le  a n d   c a p a c it o r   v o lt a g e   rip p le  m u st  b e   c o n sid e re d   i n   o r d e to   d e sig n   th e   i n d u c to a n d   c a p a c it o r,   re sp e c ti v e l y .   B y   in c re a sin g   th e   sw it c h in g   f re q u e n c y ,   s m a ll e siz e   a n d   v o lu m e   o f   p a ss iv e   c o m p o n e n c a n   b e   d e sig n e d .   A th e   c o n se q u e n c e s,  th e   sw it c h in g   lo ss   in c re a se d u rin g   sw it c h in g   tran siti o n   a tu rn - ON   a n d   tu r n - OFF   c o n d it i o n s .   T h is  p a p e u se d   so ft - sw it c h in g   tec h n iq u e   to   re d u c e   t h e   sw it c h in g   lo ss   a t u rn - ON   c o n d i ti o n .   T h e   so f t - sw it c h in g   tec h n iq u e   is  re a li z e d   b y   a d d in g   re so n a n c ircu it   in   DC - DC  b o o st   c o n v e rter.  T h e   e ff e c ti v e n e ss   o f   r e so n a n c ircu it   w il b e   a n a ly se d ,   th u s,  t h e   e ff ici e n c y   o f   th e   c o n v e rter  c a n   b e   im p ro v e d .   T h e   ra n g e   o f   sw it c h in g   f re q u e n c y   c o n sid e re d   in   th e   e x p e rim e n t a a re   5 0   k Hz   to   5 0 0   k Hz .   A   1 0 0   p ro t o ty p e   h a b e e n   d e v e lo p e d   a n d   tes ted   in   o rd e t o   v e rify   th e   p rin c ip le.  T h e   sw it c h in g   lo ss   e x p e ri m e n tall y   c o n f irm   r e d u c e d   b y   im p le m e n ti n g   so f t - sw it c h in g   tec h n iq u e   w it h   e f f ici e n c y   c o n v e rter  im p ro v e d   f ro m   9 6 . 3 6 %   t o   9 7 . 1 2 %   w h e n   5 0 0   k Hz   o f   sw it c h in g   f re q u e n c y   is  c o n sid e re d .   T h e   p a ss iv e   c o m p o n e n ts  v o lu m e   re d u c ti o n   is  a c h iev e d   w h e n   h ig h   sw it c h in g   f r e q u e n c y   is   u se d   w h e re   th e   to tal  v o lu m e   o f   p a ss iv e   c o m p o n e n w h e n   5 0   k Hz   a n d     500   k Hz   a re   0 . 0 8 3   dm 3   a n d   0 . 0 1 0   dm 3 ,   re sp e c ti v e l y .   K ey w o r d s :   DC - DC   co n v er ter   Har d - s w itc h i n g     R eso n a n t p o w er   co n v er ter   So f t - s w i tch i n g     Z er o   v o ltag s w itc h i n g   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   As m ar a s h id   P o n n ir a n   Facu lt y   o f   E lectr ical  a n d   E lect r o n ic  E n g i n ee r i n g   Un i v er s iti T u n   H u s s ei n   On n   Ma la y s ia   8 6 4 0 0   P a r it R aj a,   J o h o r ,   Ma la y s ia   E m ail:  as m ar as h id . p o n n ir an @ g m a il.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   Gr ee n   tec h n o lo g y   h a s   i n cr ea s in   d e m a n d   i n   o r d er   to   tack le  th e   en v ir o n m e n tal  is s u e s .   T h g r ee n   tech n o lo g y   s u ch   as  elec tr ic   v eh ic les  ( E V s )   ca n   r ed u ce   h ea v y   air   p o llu tio n ,   w ater   p o llu tio n   a n d   g lo b al   w ar m i n g   [ 1 ] .   B ef o r th E V   h av b ee n   i n tr o d u ce d ,   co n v en t i o n al  in ter n al  co m b u s tio n   e n g i n v e h icle s   r u n n i n g   o n   g aso li n e,   d iesel  a n d   f u el s   is   co m m o n l y   u s ed .   T h is   s o u r ce   p r o d u ce s   ca r b o n   d io x id th at  ca n   ca u s air   p o llu tio n ,   e f f ec g lo b al  w ar m i n g   a n d   e f f ec t   h u m an   b o d y   [ 2 ] .   No r m al l y ,   E u s ed   b atter ie s   as  p o w er   s u p p l y   to   r u n   t h elec tr ic  m o to r .   T h d esig n   o f   E m u s b li g h t w ei g h to   e n s u r th e   p er f o r m an ce   o f   ca r   a n d   th e   s af et y   o f   p ass e n g er   [ 3 ] .   Hea v y w ei g h o f   E ca n   li m it  t h eir   s p ee d ,   r e d u ce   th ef f icie n c y   an d   r eq u ir ed   m o r e   p o w er   to   m o v t h v e h icle.   T h is   ca n   ca u s lar g o f   E b att er ies  is   r eq u ir ed .   A cc o r d in g   t o   [ 4 ] ,   th m a in   p ar t   in   E w h ic h   ca n   co n tr ib u te   to   th E s ize  ar lar g c ap ac ito r   in   d lin k ,   b atter ies,  p o w er   co n v er ter s ,   co n tr o ller ,   an d   elec tr ic  m o to r .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       DC - DC   co n ve r ter  w ith   5 0   kHz - 5 0 0   kHz ra n g o f sw itch in g   fr eq u en cy   fo r …  ( Mo h d   A mir u N a im  K a s i r a n )   1115   P o w er   co n v e r ter s   ar o n o f   t h m ai n   p ar ts   i n   t h E in   o r d er   to   p r o ce s s   th p o w er   d eli v er   f r o m   t h e   AC   g r id   to   th lo ad   [ 5 ] .   Gen e r all y ,   DC - D C   co n v er ter   co n s i s o f   b u l k y   p as s iv co m p o n en in   th b asic  cir cu it   s tr u ct u r e.   T h is   ca n   in cr ea s th o v er all  s ize  an d   v o l u m o f   t h p o w er   co n v er ter .   B ased   o n   [ 6 ] ,   h ig h   s w i tch i n g   f r eq u en c y   ca n   b co n s id er ed   to   r ed u ce   th w e ig h t,  s ize  an d   v o lu m o f   co n v er ter .   Nev er th eles s ,   w h en   h i g h   s w itc h in g   f r eq u e n c y   i s   co n s i d er ed   f o r   th DC - DC   co n v er ter ,   it  ca n   r ed u ce   t h p er f o r m an ce   o f   c o n v e r t e r   b e c a u s e   o f   h i g h   s w i t c h i n g   l o s s ,   e l e c t r o m a g n e t i c   i n t e r f e r e n c e   ( E M I ) ,   a n d   s w i t c h i n g   d e v i c e   s t r e s s   [ 6 - 8 ] .     T h is   p ap er   f o cu s   to   eli m i n at th s w itc h i n g   lo s s   b y   co n s id er in g   Z VS   q u as i - r eso n an t   cir cu it   in     DC - DC   co n v er ter   w h er th e f f icien c y   ca n   b i m p r o v ed   an d   ca n   r ed u ce   th p as s i v co m p o n en v o l u m e.   T h e   p r in cip le  o f   h ar d - s w itc h i n g   an d   s o f t - s w itc h i n g   ( Z V q u a s i - r eso n an t)   tech n iq u e s   ar d escr ib ed   an d   co m p ar ed .   I n   ad d itio n ,   t h p ar a m eter   d e s ig n   o f   D C - DC   co n v er ter   w it h   h ar d - s w itc h in g   a n d   s o f t - s witch i n g   tec h n iq u es   i m p le m en ta tio n s   ar also   d is c u s s ed .   T h d er iv atio n   o f   v o lta g d r o p   in   o p en   lo o p   s y s te m   b y   co n s id er in g   Z V S   q u asi - r eso n a n in   D C - DC   co n v er ter   is   p r o v id ed .   T h v o lu m r ed u ctio n   o f   p ass iv co m p o n en ts   b y   co n s id er in g   h ig h   s w itc h i n g   f r eq u e n c y   ar d is cu s s ed .   Si m u l atio n   a n d   e x p er i m e n tal  r es u lt s   o f   h ar d - s w itc h i n g   an d   s o f t - s w itc h in g   i m p le m en tat io n s   ar e   an al y ze d   an d   d is c u s s ed .       2.   P RINCI P L E   O F   H ARD - S W I T CH I NG   A ND  SO F T - S WI T CH I N G   T E CH N I Q UE S   B asicall y ,   h ar d - s w itc h i n g   DC - D C   b o o s co n v er ter   co n s is o f   d io d e,   b o o s in d u cto r ,   o u tp u ca p ac ito r   an d   s w itc h .   Me an w h ile,   it  co n s is ts   ad d itio n al  o f   r eso n a n in d u cto r   an d   r eso n an ca p ac ito r   w h e n   s o f t - s w itc h in g   tech n iq u e   is   co n s id er ed .   P r in cip ally ,   th e   v al u o f   o u tp u t   v o lta g V out   o f   DC - D C   b o o s co n v er ter   i s   h ig h er   t h an   i n p u v o ltag V in .   T h o u tp u v o ltag i s   co n tr o lled   in d ep en d en tl y   b y   v ar y i n g   th d u t y   c y cle  D T h r elatio n s h ip   b et w ee n   i n p u t v o ltag a n d   o u tp u v o ltag o f   DC - DC   b o o s t c o n v er ter   ca n   b ex p r ess ed   in   ( 1 ) .       D V V in o u t 1   ( 1 )     Fig u r 1 ( a)   s h o w s   th e   t y p ical   s w itc h in g   tr aj ec to r ies  o f   h ar d - s w itc h in g ,   s n u b b er ,   an d   s o f t - s w itc h i n g .   Du r in g   h ar d - s w i tch i n g   co n d iti o n ,   th er is   h i g h   v o lta g s p ik at  tu r n - ON  an d   h ig h   cu r r en t   s p ik at  tu r n - O FF   w h ic h   ca u s s w itc h i n g   lo s s   an d   s w itc h i n g   s tr ess   [ 7 ] .   T h en   b y   ad d i n g   R C   s n u b b er   it  r ed u ce s   th o v er   v o lta g es   d u r i n g   t u r n - O N   a n d   o v e r   c u r r e n t   a t   t u r n - O F F   t r a n s i t i o n   i n   h a r d   s w i t c h i n g   w h i c h   c a n   r e d u c e   t h e   s w i t c h i n g   l o s s   [ 9 ] .   As  s tated   i n   [ 7 ] ,   t h s o f t - s w itc h in g   ca n   to tall y   el i m in ate   t h s w itc h in g   lo s s   w h er g iv e s   a   b etter   p er f o r m an ce   in   ter m s   o f   e f f icien c y   to   th p o w er   co n v er ter .     2 . 1 .   H a rd - s w it ching   t ec hn iqu   No r m a ll y ,   t h co n v en t io n al  b o o s co n v er ter   is   o p er ated   in   h ar d - s w itc h i n g   co n d itio n .   Har d - s w i tch i n g   co n d itio n   is   ca lled   w h e n   t h e r ar o v er lap p in g   b e t w ee n   s w itc h i n g   v o lta g    an d   s w i tch in g   cu r r en I d s   w h ic h   p r o d u ce   s w itc h i n g   lo s s   w h e n   th s w itc h i n g   is   tu r n - O an d   tu r n - OF [ 1 0 - 1 3 ]   as  s h o w n   in   Fi g u r 1 ( b ) .   P r in cip all y ,   th s w itc h i n g   lo s s   is   d ir ec tl y   p r o p o r tio n al  to   th s w i tch in g   f r eq u e n c y .   W h en   h ig h   s w itc h in g   f r eq u en c y   is   co n s id er ed ,   th o v er lap p in g   ar ea   b et w ee n   v o l tag an d   cu r r en b ec o m lar g e.   T h o v er lap p in g   ar ea   is   ca lled   a s   s w itc h i n g   lo s s .   T h u s ,   o p ti m u m   s w itc h i n g   f r eq u en c y   m u s b co n s id er ed   in   o r d er   to   av o id   h ig h   s w itc h in g   lo s s .       S of t  s w i t c hi ng S nubbe r e d H a r d s w i t c hi ng S a f e  ope r a t i ng a r e a I V O f f On   ( a)     ( b )     ( c)     Fig u r 1 .   Dif f er en tiat io n   o f   h a r d - s w itc h i n g   a n d   s o f t - s w itc h in g   ( a)   S w itch i n g   tr aj ec to r ies [ 1 0 ] ,     ( b )   h ar d - s w itch in g   tec h n iq u d u r in g   tu r n - ON,   ( c)   s o f t - s w itc h in g   tec h n iq u d u r i n g   t u r n - ON       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   2 A p r il 2 0 2 1   :   1 1 1 4   -   1122   1116   2 . 2 .     So f t - s w it ching   t ec hn iqu   T h m ai n   p u r p o s o f   s o f t - s w it ch in g   tec h n iq u is   to   av o id   t h o v er lap p in g   b et w ee n   s w itc h i n g   v o ltag e   an d   s w itc h in g   cu r r e n [ 1 4 - 1 8 ] .   T h ad v an tag o f   s o f t - s w itc h i n g   tec h n iq u is   h i g h   s w i tch in g   f r eq u e n c y   ca n   b e   co n s id er ed   w i th o u d ec r ea s i n g   t h ef f ic ien c y   o f   c o n v er ter .   Gen er all y ,   th er ar t w o   t y p o f   s o f t - s w itc h i n g   co n d itio n   w h ich   ar ze r o   v o ltag s w i tch in g   ( Z VS)   an d   ze r o   cu r r en s w itc h i n g   ( Z C S )   [ 1 9 ] .   T h ese  t w o   co n d itio n s   p r ev e n t h s w itc h in g   c u r r en a n d   s w i tch i n g   v o ltag r is s i m u l tan eo u s l y   wh ich   ca n   ca u s t h e   o v er lap p in g   co n d itio n .   I n   th i s   p ap er ,   th s w itc h i n g   lo s s   d u r in g   tu r n - ON  w i ll  b f o cu s ed   w h er t h Z V S   co n d itio n   is   r ea lized   b y   u s i n g   Z VS q u asi - r eso n a n t c o n v er ter   as sh o w n   i n   Fi g u r 1 ( c) .       3.   P ARAM E T E RS   D E SI G N   AND  D I SCU SS I O N O F   DC - DC  CO NV E R T E R   W I T H   H ARD - S WI T CH I N G   AN SO F T   S WI T CH I N G   I M P L E M E NT AT I O N S   3 . 1 .   H a rd - s w it ching   i m p le m ent a t io n in DC - DC  bo o s t   co nv er t er   I n   o r d er   to   d esig n   D C - DC   b o o s co n v er ter ,   th er ar s ev er a p ar am eter s   r eq u ir ed   to   b co n s id er ed   to   o p er ate  th p o w er   co n v er ter   p r o p er ly   [ 2 0 ] .   I n   th is   p ap er ,   co n ti n u o u s   co n d u ctio n   m o d ( C C M)   is   co n s id er ed   f o r   th DC - D C   b o o s co n v er t er .   Prin cip all y ,   th m ax i m u m   o f   in d u cto r   cu r r en r ip p le  is   co n ce r n   in   o r d er   to   d esig n   t h i n d u c to r   to   en s u r th i n d u c to r   ca n   b u s ed   i n   a n y   co n d it io n   a s   t h e   d u t y   c y cle  i s   v ar ied .   A s   s tated   in   [ 20 - 2 2 ] ,   th m a x i m u m   o f   in d u cto r   cu r r en r ip p le  is   o cc u r r ed   at  0 . 5   o f   d u t y   c y cle.   No r m a ll y ,   t h b est   esti m atio n   o f   i n d u cto r   cu r r en r ip p le  is   ab o u 2 0 to   5 0 o u tp u cu r r en o f   th p o w er   co n v er ter .   T h e   o p tim u m   in d u cto r   o f   DC - DC   b o o s co n v er ter   ca n   b ex p r es s ed   as  ( 2 ) .   Fo r   o u tp u ca p ac ito r   d esig n ,   th o u tp u t   v o ltag r ip p le  m u s b co n s id er ed   as  s tated   in   [ 9 ] .   T h ca p ac ito r   o f   DC - D C   b o o s co n v er t er   ca n   b ex p r ess ed   as ( 3 ) .     L b o o s t L b o o s t b o o s t I DT V L   ( 2 )     C o u t C o u t o u t V DT I C   ( 3 )     Fig u r 2   s h o w s   t h m ai n   cir c u it  s tr u ct u r a n d   th o p er atio n   m o d es   o f   D C - D C   b o o s co n v er ter .   I n   Fig u r 2 ( b ) ,   it  s h o w s   t h DC - D C   b o o s co n v er ter   co n s is o f   t w o   o p er atio n   m o d es.  T h is   m o d o p er atio n   is   cr u cial  in   o r d er   to   ch ar g an d   d is ch ar g th b o o s in d u cto r .   T h b o o s t - u p   en er g y   w ill  b tr an s f er r ed   f r o m   in p u t to   t h o u tp u s id es.       V in L boo s t C out D S R out i out ( a)   V in L b o o s t C out D S R out i in V in L boo s t C out D S R out i out i in ( b )     Fig u r 2 .   DC - D C   b o o s co n v e r ter   ( a)   m ain   cir c u it ( b )   o p er ati o n   m o d es       3 . 2 .     So f t - s w it ching   i m ple m ent a t io in DC - DC  bo o s t   co nv er t er   Z VS  q u a s i - r eso n a n co n v er ter   is   s elec ted   as  th s o f t - s w i tch i n g   tec h n iq u d u to   th ab ilit y   o f   to tall y   e l i m i n a t e   t h e   s w i t c h i n g   l o s s   d u r i n g   t u r n - O N   c o n d i t i o n .   T h e   r e s o n a n t   c o n d i t i o n   c a n   b e   a c h i e v e d   b y   a d d i n g   r e s o n a n c a p a c i t o r   C r   in   p a r a l l e l   a n d   r e s o n a n t   i n d u c t o r   L r   i n   s e r i e s   w i t h   t h e   s w i t c h i n g   d e v i c e   S   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   3 N o r m a l l y ,   t h e   v a l u e   o f   L r   a n d   C r   a r e   m u c h   l o w e r   t h a n   f i l t e r i n g   c o m p o n e n t s .   I n   Z V S ,   t h e   c o n v e r t e r   w i l l   b e   o p e r a t e d   i n   h a l f - w a v e   m o d e   [ 7 ,   1 9 ]   o r   ca n   ca lled   it  as  h al f - w a v Z VS  q u asi - r eso n an co n v er ter   i f   th s w itc h   u s e d   is   u n id ir ec tio n al  f o r   v o ltag e   an d   b id ir ec tio n al  f o r   cu r r e n w i t h   a n ti - p ar allel  d io d e.   I n   [ 7 ] ,   th d etail   p r in cip le   d esig n   o f   L r   a n d   C r   is   s h o w n   in   Fi g u r 3 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       DC - DC   co n ve r ter  w ith   5 0   kHz - 5 0 0   kHz ra n g o f sw itch in g   fr eq u en cy   fo r …  ( Mo h d   A mir u N a im  K a s i r a n )   1117   V in L b o o s t C o u t V o u t S D C r L r     Fig u r 3 .   DC - DC   b o o s t c o n v e r ter   w it h   r eso n a n t c ir cu i t [ 7 ]       4.   S T A G NA NT   CO ND I T I O I SS U E   O F   Z VS  Q UA SI - R E SO NANT F O DC - DC  CO NVER T E R   T h s o f t - s w itc h in g   co n d itio n   is   d if f icu l to   r ea lize  d u to   th ad d itio n al  o f   p ass iv co m p o n en ts   to   th e   m ai n   cir c u it  o f   t h p o w er   co n v er ter .   T h o p er atio n   m o d o f   t h p o w er   co n v er ter   is   i n c r ea s ed   in   o r d er   to   ac h iev s o f t - s w itc h in g   co n d it io n .   R e f er r in g   to   s ec tio n   3 . 2 ,   ad d itio n al  o f   p ass i v co m p o n en t s   is   r eq u ir ed   i n   Z VS   q u as i - r eso n an cir cu i t.  T h r eso n an cir c u it  r eq u ir ed   ch ar g i n g   a n d   d is ch ar g in g   p r o ce s s es  i n   o r d er   to   r ea lize  th e   s o f t - s w itc h i n g   co n d itio n .   Ho w ev er ,   th e   p r o ce s s es  ca u s ed   a   v o lta g d r o p   at  r eso n an cir c u it  a n d   af f ec th o u tp u v o lta g r ed u ctio n   o f   t h p o w er   co n v er t er .   Fig u r 4 ( a)   s h o w s   t h n o r m al  co n d itio n   o f   in d u cto r   cu r r en t r ip p le.   I n   o p en   lo o p   p o w er   co n v er ter   s y s te m ,   it  ca n   b o b s er v ed   th at  th b o o s in d u cto r   cu r r en r ip p le  I Lboost   h a v i n g   s ta g n an co n d itio n   a s   ill u s tr ates  i n   Fig u r 4 ( b ) .   Du r in g   s tag n an co n d itio n ,   th b o o s i n d u c to r   is   n o i n   ch a r g i n g   o r   d is c h ar g in g   p r o ce s s .   C o n s eq u e n tl y ,   th en er g y   s to r ed   in   t h b o o s i n d u cto r   is   n o f u ll y   ch ar g a n d   d is ch ar g w h er i af f ec ted   th e n er g y   tr an s f er r ed   to   th lo ad .   T h o u tp u v o ltag ca n   lar g el y   r ed u ce   as  th s ta g n a n ti m at   th in d u c to r   cu r r en r ip p le  is   lo n g er .   T h v o ltag d r o p   at  t h r eso n a n cir cu it   ca n   b d er iv ed   f o r   DC - DC   co n v er ter   in   b o o s an d   b u ck   o p er atio n s .   T h ch ar g in g   ti m ,   d is ch ar g i n g   ti m an d   s tag n a n t ti m   ar co n s id er ed   in   th d er iv atio n   p r o ce s s .         T I L   ( A )   t c t d T ( s )   ( a)   T I L   ( A )   t c t d t s t sc t sd T ( s )   ( b )     Fig u r 4 .   I n d u cto r   cu r r en t r ip p le ,   ( a)   n o r m al  co n d it io n ,   ( b )   s tag n a n t c o n d itio n       I n   t h d er iv atio n ,   t h d u t y   c y c le  is   co n s id er ed   to   ca lc u late  t h v o lta g d r o p   d u to   th e   r elat io n s h ip   o f   d u t y   c y cle  w it h   in p u an d   o u tp u v o lta g es  o f   t h DC - D C   co n v er ter .   B ased   o n   Fig u r 4 ,   th d u t y   c y cle  at  ch ar g i n g   co n d itio n   D c   a n d   d is ch ar g i n g   co n d itio n   D d   ca n   b o b tain ed   as f o llo w s ,   r esp ec ti v el y :     T t D c c   ( 4 )     T t D d d   ( 5 )     w h er T   is   t h s w i tch i n g   p er io d   f o r   f u ll c y cle  p r o ce s s .     Me an w h ile,   th d u t y   c y c le  d u r in g   s ta g n a n c h ar g i n g   c o n d i t i o n   D sc   a n d   t h e   d u t y   c y c l e   d u r i n g   s t a g n a n t   d i s c h a r g i n g   c o n d i t i o n   D sd   c a n   b e   e x p r e s s e d   a s   f o l l o w s ,   r e s p e c t i v e l y :     c sc D D D   ( 6 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   2 A p r il 2 0 2 1   :   1 1 1 4   -   1122   1118   d sd D D D   ( 7 )     T h u s ,   t h s u m m atio n   o f   D sc   an d   D sd   ca n   o b tain   t h d u t y   c y cle  o f   s ta g n an co n d itio n   D s   w h ich   ca n   b ex p r ess ed   as f o llo w :     sd sc s D D D   ( 8 )     Hen ce ,   th o u tp u v o lta g o f   Z VS  q u asi - r eso n a n D C - DC   b u ck   an d   b o o s co n v er ter s   c an   b ex p r ess ed   as   f o llo w ,   r esp ec ti v el y :     in sc b u c k o u t V D D V ) ( ) (   ( 9 )     ) ( 1 ) ( sc in b o o s t o u t D D V V   ( 1 0 )       5.   VO L UM E   RE DUC T I O O F   P ASSI V E   CO M P O NE NT S   P r in cip all y   th v o lu m o f   p ass iv co m p o n en t s   ca n   b e   r ed u ce d   b y   in cr ea s in g   t h e   s w itch in g   f r eq u en c y .   Ho w e v er ,   th i m p l e m en tatio n   o f   h ig h   s w itc h i n g   f r eq u en c y   m a y   co n tr ib u te  to   h ig h   s w itc h i n g   lo s s .   T h u s ,   b y   co n s id er i n g   s o f t - s w it ch in g   tec h n iq u e,   th v o lu m r ed u ctio n   o f   p as s iv co m p o n en ts   ca n   b r ea lized .     5 . 1 .   I nd uct o a nd   ca pa cit o v o lum e s   T h v o lu m e   esti m atio n   f o r   t h in d u cto r   o f   th e   D C - DC   co n v er ter   ca n   b b ased   o n   ar ea   o f   p r o d u ct   t h e o r y   [ 2 3 ] .   A c c o r d i n g   t o   t h e   A r e a   o f   P r o d u c t   i n   [ 2 4 - 27 ] ,   t h e   e n e r g y   s t o r e d   i n   t h e   i n d u c t o r   c o r r e s p o n d s   t o   t h e   v o lu m o f   t h i n d u cto r .   T h u s ,   th v o l u m o f   t h in d u cto r   ca n   b ex p r ess ed   as f o llo w s :     75 . 0 2 75 . 0 J B K LI K A K V o l m u v o l p v o l L   ( 1 1 )     Fig u r 5   s h o w s   th r elat io n s h ip   o f   in d u c to r   cu r r en r ip p le  ag ain s s w itc h in g   ti m e.   T h is   r e latio n s h ip   s h o w s   b y   i n cr ea s i n g   t h s w it ch in g   f r eq u en c y ,   th in d u cto r   cu r r en r ip p le  b ec o m s m alle r ,   co n s eq u en tl y   th e   in d u cto r   ca n   b d esig n ed   s m a ller   an d   m a y   also   r ed u ce   th v o lu m o f   i n d u cto r .   Gen er all y ,   th v o lu m o f   th e   ca p ac it o r   is   esti m ated   f r o m   t h av ailab le  ce r a m ic  ca p ac ito r   in   th m ar k et.   B esid es  t h at,   th en er g y   s to r ed   co r r esp o n d s   w it h   th v o lu m o f   ce r a m ic  ca p ac ito r .   Fo r   th elec tr o l y tic  ca p ac ito r ,   th v o l u m i s   p r o p o r tio n al  to   th r m s   v al u o f   t h cu r r en r ip p le  o f   elec t r o ly tic  ca p ac ito r .   T h u s ,   th v o lu m o f   th e   ce r am ic  ca p ac ito r   V o l Cc   an d   elec tr o ly tic  ca p ac ito r   V o l Ce   ca n   b ex p r ess ed   as f o l lo w s :           Fig u r 5 .   R elatio n s h ip   o f   i n d u cto r   cu r r en t r ip p le  an d   s w i tch i n g   ti m e       2 2 1 C V Cc V C V o l Cc   ( 1 2 )     r m s c V Ce I V o l Ce , 1   ( 1 3 )   T C 2 T C   T im e   c h a r g i n g   o f   in d u c to r   I L   I n d u c to r   c u r r e n r ip p le f sw   S wi tch i n g   f r e q u e n c y T sw   S wi tch i n g   p e r io d I a v e   Av e r a g e   in p u c u r r e n T sw f sw 1   5 0   k Hz f sw 2   2 5 0   k Hz f sw 3   5 0 0   k Hz I a v e   I L 1   I L 2   I L 3 T C 1 T C 3   I L 1 0 0 % 20 % 10 % Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       DC - DC   co n ve r ter  w ith   5 0   kHz - 5 0 0   kHz ra n g o f sw itch in g   fr eq u en cy   fo r …  ( Mo h d   A mir u N a im  K a s i r a n )   1119   6.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O NS   A   1 0 0   W   p r o to ty p o f   p o w er   co n v er ter   h as  b ee n   d e v elo p ed   an d   test ed   in   o r d er   to   v er if y   th s o f t - s w itc h in g   tec h n iq u i n   D C - D C   co n v er ter   w h er h i g h   s w it ch in g   f r eq u e n c y   ca n   b u s ed   to   ac h ie v v o l u m e   r ed u ct io n   o f   p as s i v co m p o n en ts .   I n   th is   p ap er ,   th e x p er i m en tal  r es u lts   ar o b tai n ed   f o r   DC - D C   b o o s t   co n v er ter .   T h s p ec if icat io n s   o f   DC - D C   b o o s co n v er ter   ca n   b r ef er r ed   in   T ab le  1 ,   w h ile  t h r eso n an t   ele m e n ts / co m p o n ets  ca n   b r ef er r ed   in   T ab le  2 .       T ab le  1 .   Sp ec if icatio n s   o f   D C - DC   b o o s t c o n v er ter   f o r   h ar d - s w itc h i n g   an d   s o f t - s w itc h i n g   i m p le m e n tat io n   P a r a me t e r   V a l u e   O u t p u t   v o l t a g e ,   V ou t   1 0 0   V   O u t p u t   p o w e r ,   P out   1 0 0   W   D u t y   c y c l e ,   D   0 . 5   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y ,   f sw   5 0   k H z   B o o st   i n d u c t o r ,   L bo os t   1   mH   O u t p u t   c a p a c i t o r ,   C ou t   2 2 0   µ F       T ab le  2 .   P ar am eter s   o f   r eso n a n t c ir cu i t b ased   o n   s w itc h i n g   f r eq u en c y   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y ,     f sw   R e so n a n t   i n d u c t o r ,     L r   R e so n a n t   c a p a c i t o r ,   C r   5 0   k H z   1 0 9   µ H   3 0   n F   2 5 0   k H z   3 5   µ H   4 . 7   n F   5 0 0   k H z   2 7   µ F   1   n F       6 . 1 .     DC - DC  bo o s t   co nv er t er   w it h ha rd - s w it ching   t ec hn iqu i m p le m e nta t io n   T h s i m u latio n   a n d   ex p er i m en tal  r esu lt s   h a v b ee n   o b tai n ed   in   o r d er   to   v alid ate  th s w i tch i n g   d u r in g   t u r n - O N   a n d   t u r n - O F F   c o n d i t i o n   i s   l o s s y .   T h e   s w i t c h i n g   f r e q u e n c y   o f   5 0   k H z   h a s   b e e n   c o n s i d e r e d   i n   t h e   s i m u l a t i o n   a n d   e x p e r i m e n t a l   w o r k s   t o   v e r i f y   t h e   h a r d - s w i t c h i n g   c o n d i t i o n .   F i g u r e   6   s h o w s   t h e   e x p er i m e n tal   r esu lt s   o f   o v er lap p in g   b et w ee n   cu r r en a n d   v o lta g o f   s w i tc h in g   d ev ice  i s   o cc u r r ed   d u r in g   tu r n - ON  an d   t u r n - OFF  co n d itio n s .   T h u s ,   th s w itc h i n g   lo s s   is   ex p er i m e n ta ll y   co n f ir m ed   o cc u r r ed   d u r in g   h ar d - s w i tch in g   co n d itio n .         0 V ds   I d s   0 P s w   D r a i n - S our c e  C ur r e nt   ( A ) D r a i n - S our c e  V ol t a ge   ( V ) I ds   A V ds   100  V V ds   ( 50  V / di v ) I ds   ( A / di v )   ( a)   0 V ds   I ds   0 P s w   D r a i n - S our c e  C ur r e nt   ( A ) D r a i n - S o u r c e  V o l t a g e   ( V ) S w i t c hi ng L os s   ( W ) P sw V ds   100  V I ds   A V ds   ( 50  V / di v ) I ds   ( A / di v ) 40  ( ns / d i v     ( b )     Fig u r 6 .   E x p er i m en tal  r esu lts   o f   h ar d - s w itc h in g   co n d itio n   i n   s w itc h i n g   d ev ice  S;     ( a)   d u r i n g   t u r n - ON  co n d itio n ,   ( b )   d u r in g   tu r n - OFF co n d it io n       6 . 2 .     DC - DC  bo o s t   co nv er t er   w it h so f t - s w it ching   t ec hn iqu i mp le m ent a t io n   B ased   o n   T ab le  2 ,   th p ar am eter s   o f   r eso n a n cir cu it  ar co n s id er e d   f o r   s w itc h i n g   f r eq u en c y   o f     50   k Hz.   Fi g u r 7 ( a)   s h o w s   t h e   s i m u la tio n   r es u lt s   o f   s w itc h i n g   d ev ice  S d u r i n g   s o f t - s w itc h i n g   co n d itio n   w h er e   th s w itc h in g   v o lta g V ds   i s   a p p r o x im a tel y   1 8 6   V,   w h ile  t h s w itc h i n g   c u r r en t   I ds   is   ap p r o x i m ate l y   1 . 6 6   A .   I ca n   b o b s er v ed   th at  t h s witch i n g   v o lta g is   h i g h   a s   c o m p ar ed   to   th s w itc h i n g   v o ltag d u r i n g   h ar d - s w itc h in g   co n d itio n   d u to   th e   r esh ap in g   o f   s w itc h in g   v o ltag to   r ea lize  th s o f t - s w i tch i n g   co n d itio n .   P r in cip all y ,   th e n er g y   o f   s w it ch in g   v o ltag o f   h ar d - s w itc h i n g   a n d   s o f t - s w itc h i n g   i m p le m en tat io n   is   s i m ilar .   Ho w ev er ,   th e   m ax i m u m   o f   t h p ea k   v o ltag e   b y   i m p le m e n ti n g   Z V q u a s i - r eso n an t   i s   i n cr ea s i n g .   F i g u r e   8   s h o w s   t h e   s i m u l a t i o n   r e s u l t s   o f   s o f t - s w i t c h i n g   c o n d i t i o n   w h e r e   t h e   o v e r l a p p i n g   b e t w e e n   s w i t c h i n g   v o l t a g e   a n d   s w i t c h i n g   c u r r e n t   d o e s   n o t   o c c u r   a n d   e x p e r i m e n t a l l y   v e r i f i e d   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   7 ( b ) .   B u t ,   t h e   o u tp u v o lta g e   o f   ex p er i m e n tal  r es u lts   ar e   r ed u ce d   d u to   th co m p o n e n r atin g   li m ita tio n .   So f tu r n - O FF   is   au to m atica ll y   a c h i e v e d   d u e   t o   t h e   r e s h a p i n g   o f   s w i t c h i n g   v o l t a g e   w h e r e   t h e   s w i t c h i n g   l o s s   d u r i n g   t u r n - O F F   i s   a l s o   e l i m i n a t e d .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   2 A p r il 2 0 2 1   :   1 1 1 4   -   1122   1120   6 . 3 .   L o s s e s   a nd   ef f iciency   co m pa riso n   T h is   an al y s is   o n l y   co n s id er i n g   t h s e m ico n d u cto r   lo s s es   in   o r d er   to   co m p ar th l o s s es  an d   ef f icien c y   o f   D C - DC   b o o s c o n v er ter   w it h   h ar d - s w itc h i n g   an d   s o f t - s w i tch in g   i m p le m e n t atio n s .   B y   r ef er r i n g   t o   T a b l e   3 ,   t h e   t o t a l   p o w e r   l o s s   P l o s s   o f   D C - D C   b o o s t   c o n v e r t e r   i n   h a r d - s w i t c h i n g   t e c h n i q u e   i s   i n c r e a s i n g   a s   t h e   s w i t c h i n g   f r e q u e n c y   v a r i e d   f r o m   5 0   k H z   t o   5 0 0   k H z   b u t   i t   c o n s t a n t s   w h e n   s o f t - s w i t c h i n g   t e c h n i q u e   i s   co n s id er ed .   B y   co n s id er in g   5 0 0   k Hz  o f   s w itc h i n g   f r eq u e n c y ,   t h ef f ici en c y   o f   co n v er ter   w it h   h ar d - s w itc h i n g   tech n iq u e   i m p le m en ta tio n   i s   9 6 . 3 6 w h ile  w i th   s o f t - sw itc h i n g   tech n iq u i m p le m e n tatio n t h e f f icie n c y   is   9 7 . 1 2 %   w h ic h   ar s i m ilar   w h en   50   k Hz   o f   s w i tc h in g   f r eq u en c y   is   co n s id er ed .   T h u s ,   h i g h er   s w it ch in g   f r eq u en c y   ca n   b co n s id er ed   d u to   th ef f ic ien c y   o f   t h co n v er ter   is   n o af f ec ted   w ith   v ar iatio n   o f   s w i tch i n g   f r eq u e n c y   is   ap p lied .       V ds   186  V D r a i n - S our c e  V ol t a ge   ( V ) I ds   1 . 66  A D r a i n - S ou r c e  C ur r e nt   ( A ) S of t  t ur n - O N   ( Z V S  C ondi t i on S of t   t ur n - O F F     (a )   O ut pu t  V ol t a ge    ( V ) 40  ( µs / di v 0   V out   0 V ds   I ds   V o u t   ( 50  V / di v ) V d s   ( 25  V / di v ) I ds   ( A / di v ) V out   50  V I ds   A V ds   100  V S of t   t ur n - O N   S of t   t ur n - O F F     ( b )     Fig u r 7 .   S w i tch i n g   d ev ice  d u r in g   s o f t - s w itc h i n g   co n d it io n ;   ( a)   s i m u lat io n   r es u lts ,   ( b )   ex p er i m e n tal  r es u lts       D r a i n - S ou r c e  C ur r e nt   ( A ) I ds   1 . 66  A D r a i n - S our c e  V ol t a ge   ( V ) V ds   186  V     ( a)   D r a i n - S ou r c e  V ol t a ge   ( V ) V ds   186  V D r a i n - S our c e  C ur r e nt   ( A ) I ds   1 . 66  A   ( b )     Fig u r 8 .   Si m u latio n   r esu l ts   o f   h ar d - s w i tch i n g   co n d itio n   i n   s w itc h i n g   d ev ice  s ;   ( a)   d u r in g   t u r n - ON  co n d it io n ,   ( b )   d u r in g   tu r n - OFF co n d it io n       T ab le  3 .   L o s s es a n al y s is   i n   h ar d - s w itc h i n g   an d   s o f t - s w itc h i n g   tech n iq u e s   S w i t c h i n g   T e c h n i q u e   S w i t c h i n g   F r e q u e n c y ,   f s w   ( k H z )   S w i t c h i n g   L o ss,  P sw   ( W )   C o n d u c t i o n   L o ss   T o t a l   P o w e r   L o ss e s,  P l os s   ( W )   P c ond( m )   ( W )   P c ond( d)   ( W )   H a r d - sw i t c h i n g   50   0 . 0 7 7   0 . 0 7 6   2 . 8 0   2 . 9 5   2 5 0   0 . 3 8 3   3 . 2 6   5 0 0   0 . 7 6 7   3 . 6 4   S o f t - sw i t c h i n g - Z V S   q u a s i - r e so n a n t   50   T o t a l l y   e l i mi n a t e d   0   0 . 0 7 6   2 . 8 0   2 . 8 8   2 5 0   5 0 0       6 . 4 .     P a s s iv co m po nent  v o lu m r educt io n   Fig u r 9   s h o w s   t h v o l u m e   r ed u ctio n   o f   p ass iv co m p o n e n t s   as  t h s w itc h i n g   f r eq u e n c y   o f   DC - D C   b o o s t   c o n v e r t e r   i s   i n c r e a s e d .   H o w e v e r ,   t h e   e f f i c i e n c y   o f   p o w er   c o n v e r t e r   i s   d e c r e a s i n g   a s   t h e   s w i t c h i n g   f r e q u e n c y   i n c r e a s e d   w h e n   h a r d - s w i t c h i n g   i m p l em e n t a t i o n   i s   c o n s i d e r e d .   T h e   t o t a l   v o l u m e   o f   p a s s i v e   co m p o n en ts   V o l LC   an d   ef f icien c y   o f   co n v er ter   w h en   5 0   k Hz  o f   s w i tch i n g   f r eq u e n c y   is   co n s id er ed   ar 0 . 0 8 1   dm 3   an d   9 7 . 0 5 %,  r esp ec tiv el y .   Me a n w h ile,   th t o tal  v o lu m o f   p ass iv co m p o n en t s   an d   e f f icie n c y   o f   co n v e r ter   w h e n   5 0 0   k Hz   o f   s w itc h i n g   f r eq u e n c y   i s   co n s id er ed   ar 0 . 0 1 0   dm 3   an d   9 6 . 3 6 %,  r esp ec tiv el y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       DC - DC   co n ve r ter  w ith   5 0   kHz - 5 0 0   kHz ra n g o f sw itch in g   fr eq u en cy   fo r …  ( Mo h d   A mir u N a im  K a s i r a n )   1121   I n   s o f t - s w i tch in g   tech n iq u i m p le m e n tat io n ,   th to tal  v o l u m o f   p ass i v co m p o n en ts   an d   ef f icie n c y   o f   co n v er ter   w h e n   5 0   k Hz  o f   s w itc h i n g   f r eq u e n c y   is   co n s i d er ed   a r 0 . 0 8 3   d m 3   an d   9 7 . 1 2 %,  r esp ec tiv el y .   W h en   5 0 0   k Hz   o f   s w itc h i n g   f r eq u en c y   is   co n s id er ed ,   th e   to tal  v o l u m o f   p ass i v co m p o n en ts   an d   e f f icie n c y   o f   co n v er ter   i s   0 . 0 10   dm 3   an d   9 7 . 1 2 %,  r esp ec tiv el y .   I ca n   b co n clu d ed   th at  t h p as s iv c o m p o n en t s   v o l u m e   r ed u ctio n   o f   t h co n v er ter   ar e   ac h iev ed   w it h o u t a f f ec t i n g   ef f icien c y   o f   t h co n v er ter .         ( a)     ( b )     Fig u r 9 .   Vo lu m r ed u ctio n   a n d   ef f icie n c y   o f   DC - D C   b o o s t c o n v er ter   as th s w itc h i n g   f r e q u en c y   is   v ar ied   f r o m   5 0   k Hz  to   5 0 0   k Hz ,   ( a)   h ar d - s w itc h i n g   tec h n iq u e,   ( b )   s o f t - s w itc h i n g   tec h n iq u e       6 . 5 .     E f f ec t iv eness   o f   Z VS q ua s i - r eso na nt  co nv er t er     T ab le  4   s h o w s   co m p ar is o n   o f   s e v er al  co m m o n   tec h n iq u e s   i n   s o f t - s w itc h i n g .   T h co m p ar is o n   is   m a d e   b a s e d   o n   s e v e r a l   f e a t u r e s   s u c h   a s   t h e   n u m b e r   o f   p a s s i v e   c o m p o n e n t s ,   c o n t r o l   r e q u i r e m en t ,   r e l i a b i l i t y ,   c i r c u i t   c o n f i g u r a t i o n   a n d   n u m b e r   o f   c o m p o n e n t s   u s e d   t o   r e a l i z e   s o f t - s w i t c h i n g .   T h e   r e s i s t a n c e   c a p a c i t a n c e   d io d ( R C D)   s n u b b e r   h a s   m o d e r a t e   c i r c u i t   c o n f i g u r a t i o n   a n d   o n l y   r e q u i r e d   o n e   p a s s i v e   c o m p o n e n t .   H o w e v e r ,   t h e   u tili s atio n   o f   d io d m a y   in cr ea s th co n d u ctio n   lo s s   a n d   m a y   i n cr ea s t h v o l u m o f   h ea ts i n k   d esi g n .   Me an w h ile,   ac ti v e   s n u b b er   an d   p as s i v lo s s les s   s n u b b er   h as   co m p lex   cir cu it   co n f ig u r atio n   w h er t h n u m b er   o f   co m p o n e n t s   ar s ev en   a n d   s i x ,   r esp ec ti v el y .   T h u s ,   f r o m   th co m p ar i s o n ,   th Z VS  q u as i - r e s o n a n s h o w s   b etter   attr ib u tes   i n   t e r m s   o f   c i r cu i t   c o n f ig u r a t io n   a n d   n u m b e r   o f   c o m p o n en ts .   T h e   c o n s i d e r at i o n   o f   in d u c to r   a n d   c a p a c i t o r   i n   Z VS   q u a s i - r e s o n an t   ci r cu i t   av o i d   b u lk y   p a s s iv e   c o m p o n en t   is s u es   a s   th e   r e s o n an t   t an k .       T ab le  4 .   C o m p ar is o n   o f   s o f t - s w itc h i n g   tech n iq u e s   S o f t - sw i t c h i n g   t e c h n i q u e s   F e a t u r e s   R C D   s n u b b e r   [ 2 5 ]   Z V S   q u a s i - r e so n a n t   A c t i v e   sn u b b e r   [ 2 6 ]   P a ssi v e   l o ssl e ss  sn u b b e r   [ 2 7 ]   N o .   o f   p a ss i v e   c o mp o n e n t   O n e   Tw o   Tw o   T h r e e   C o n t r o l   r e q u i r e me n t   No   No   Y e s   No   R e l i a b i l i t y   L e ss   L e ss   L e ss   M e d i u m   C i r c u i t   c o n f i g u r a t i o n   M o d e r a t e   S i mp l e   C o mp l e x   C o mp l e x   N o .   o f   c o mp o n e n t   T h r e e   Tw o   S e v e n   S i x       7.   CO NCLU SI O N     T h au th o r   o f   t h i s   p ap er   h as   d is cu s s ed   t h r elatio n s h ip   o f   s w itch in g   f r eq u e n c y   to w ar d s   p ass i v e   co m p o n e n t s   b y   co n s id er in g   s o f t - s w itc h i n g   tec h n iq u i m p le m en tatio n .   B ased   o n   th e   a n a l y s e s ,   t h s w itc h i n g   lo s s   is   r ed u ce d   an d   it   e x p er i m en tall y   co n f ir m ed   w h er th ef f icien c y   o f   th DC - DC   b o o s co n v er ter   is   i m p r o v ed   f r o m   9 6 . 3 6 %   t o   9 7 . 1 2 %   a t   5 0 0   k H z   o f   s w i t c h i n g   f r e q u e n c y .   B e s i d e s ,   t h e   p a s s i v e   c o m p o n e n t s   v o l u m e   i s   r e d u c e d   f r o m   0 . 0 8 3   dm 3   t o   0 . 0 1 0   dm 3   b y   v a r y i n g   t h e   s w i t c h i n g   f r e q u e n c y   f r o m   5 0   k H z   t o   5 0 0   k H z .   T h u s ,   t h e   o v e r a l l   v o l u m o f   t h c o n v e r ter   i s   r e d u c e d   w ith   im p r o v e d   e f f ic i e n cy   b y   c o n s i d e r in g   h ig h e r   s w it ch in g   f r e q u e n cy   to   th co n v er ter .       ACK NO WL E D G E M E NT   T h au th o r s   w o u ld   li k to   s h o w   g r atit u d to   Mi n is tr y   o f   Hi g h er   E d u ca tio n   Ma la y s ia  a n d   Un i v er s iti   T u n   Hu s s ei n   On n   Ma la y s ia  ( UT HM )   f o r   th f i n an cia l s u p p o r t th r o u g h   r e s ea r ch   g r an t o f   GP P S Vo t.   H3 9 8   an R esear ch   Fu n d   E 1 5 5 0 1   f r o m   R esear ch   Ma n a g e m e n C en tr e,   UT HM .   ɳ  =   97 . 05 %   ɳ  =   96 . 97 %   ɳ  =   96 . 74 %   ɳ  =   96 . 66 %   ɳ  =   96 . 51 %   ɳ  =   96 . 36 %   ɳ  =   97 . 12 %   ɳ  =   97 . 12 %   ɳ  =   97 . 12 %   ɳ  =   97 . 12 %   ɳ  =   97 . 12 %   ɳ  =   97 . 12 %   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   2 A p r il 2 0 2 1   :   1 1 1 4   -   1122   1122   RE F E R E NC E S   [1 ]   K.  No v a n ,   V a l u in g   th e   W in d :   Re n e w a b le  En e rg y   P o li c ies   a n d   A ir  P o ll u ti o n   A v o i d e d ,   Ame ric a n   Eco n o mi c   J o u rn a l   Eco n o mic   P o li c y ,   v o l .   7 ,   n o .   3 ,   p p .   2 9 1 - 3 2 6 ,   2 0 1 5 .   [2 ]   R.   F re ire,  e a l. ,   In teg ra ti o n   o f   re n e wa b le  e n e rg y   g e n e ra ti o n   w it h   EV   c h a rg in g   stra teg ies   to   o p ti m iz e   g rid   lo a d   b a lan c in g ,   in   1 3 t h   In ter n a ti o n a IEE Co n fer e n c e   o n   In telli g e n T ra n s p o rt a ti o n   S y ste ms F u n c h a l ,   2 0 1 0   p p .   3 9 2 - 3 9 6 .   [3 ]   A .   N.  Ka sira n ,   e a l. ,   4 - lev e c a p a c it o r - c la m p e d   b o o st  c o n v e rter  w it h   h a rd - sw it c h in g   a n d   so f t - s w it c h in g   im p le m e n tatio n s,”   In ter n a ti o n a l   J o u rn a o Po we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms   ( IJ PE DS ) ,   v o l.   1 0 ,   n o .   1 ,     p p .   2 8 8 - 299 ,   2 0 1 9 .   [4 ]   S .   K w a k ,   e t   a l . ,   P h a s e - R e d u n d a n t - B a s e d   R e l i a b l e   D i r e c t   A C / A C   C o n v e r t e r   D r i v e   f o r   S e r i e s   H y b r i d   O f f - H i g h w a y   H e a v y   E l e c t r i c   V e h i c l e s ,   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   V e h i c u l a r   T e c h n o l o g y ,   v o l .   5 9 ,   n o .   6 ,   p p .   2 6 7 4 - 2 6 8 8 ,   2 0 1 0 .   [5 ]   J.  Claira n d ,   e a l. ,   A   tari ff   s y ste m   f o e l e c tri c   v e h icle   s m a rt  c h a rg in g   to   in c re a se   re n e w a b le  e n e rg y   so u rc e u se ,   in   2 0 1 7   IE EE   PE S   I n n o v a ti v e   S m a rt   Gr id   T e c h n o l o g ies   C o n fer e n c e - L a ti n   Ame ric a   ( IS GT  L a ti n   A me ric a ) Qu it o ,     2 0 1 7 ,   p p .   1 - 6.   [6 ]   G .   Hu a   a n d   F .   C .   L e e ,   S o f t - sw it c h in g   tec h n iq u e in   P W M   c o n v e rters ,   IEE T r a n s a c ti o n o n   I n d u stri a l   El e c tro n ics ,   v o l.   4 2 ,   n o .   6 ,   p p .   5 9 5 - 6 0 3 ,   1 9 9 5 .   [7 ]   M .   K.  Ka z im ierc z u k   a n d   D.  Cz a rk o w s k i,   Re so n a n P o w e Co n v e rters ,   W il e y ,   2 0 1 2 .   [8 ]   J.  Du d rik   a n d   J.  Oe tt e r,   Hig h - F re q u e n c y   S o f t - S w it c h in g   DC - DC  Co n v e rters   f o V o l tag e   a n d   Cu r re n DC  P o w e S o u rc e s,”   Acta   Po lyte c h n ica   H u n g a ric a ,   v o l.   4 ,   n o .   2 ,   p p .   2 9 - 4 6 ,   2 0 0 7 .   [9 ]   I.   Ba tars e h ,   P o w e El e c tro n ic Ci rc u it s,”   J o h n   W il e y ,   2 0 0 4 .   [1 0 ]   M .   T .   Ou teiro   a n d   A .   Ca rv a lh o ,   M e th o d o l o g y   o f   De si g n in g   P o w e Co n v e rters   f o F u e Ce ll   Ba se d   S y ste m s:  Re so n a n A p p ro a c h ,   in   Ne De v e lo p me n ts i n   Ren e w a b le E n e rg y ,   p p .   3 3 1 - 3 6 1 ,   2 0 1 3 .   [1 1 ]   A .   P o n n iran ,   e a l. ,   M in im u m   f l y in g   c a p a c it o f o N - lev e c a p a c it o DC/DC  b o o st  c o n v e rter,”  in   2 0 1 5   9 t h   In ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   P o w e r E lec tro n ics   a n d   ECCE   Asia   ( ICPE - ECCE   Asi a ) ,   2 0 1 5 ,   p p .   1 2 8 9 - 1 2 9 6 .     [1 2 ]   J.  P ra sa d ,   e a l. ,   T h re e - P h a se   T h re e - L e v e S o f S w it c h in g   Dc - Dc   Co n v e rter  f o In d u strial   A p p l i c a t i o n s ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   P o w e r   E l e c t r o n i c s   a n d   D r i v e   S y s t e m s   ( I J P E D S ) ,   v o l .   8 ,   n o .   2 ,   p p .   7 8 5 - 794,   2017.   [1 3 ]   M .   S a lem ,   e a l. ,   P h a se - sh if ted   se ries   re so n a n c o n v e rter  w it h   z e ro   v o lt a g e   sw it c h in g   tu rn - o n   a n d   v a riab le  f re q u e n c y   c o n tro l,   I n ter n a t io n a J o u rn a o P o we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms   ( IJ PE DS ) ,   v o l.   8 ,   n o .   3 ,     p p .   1 1 8 4 - 1 1 9 2 ,   2 0 1 7 .   [1 4 ]   Js .   P ra sa d ,   e a l. ,   Re g e n e ra ti o n   o f   ZV S   c o n v e rter  w it h   Re so n a n in d u c to r ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o Po we r   El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms   ( IJ PE DS ) ,   v o l .   1 ,   n o .   1 ,   p p .   2 1 - 28 ,   2 0 1 1 .   [1 5 ]   M .   S a lem ,   e a l. ,   ZV S   F u l B rid g e   S e ries   Re so n a n Bo o st  C o n v e rter  w it h   S e ries - Co n n e c ted   T ra n s f o r m e r,   In ter n a t io n a J o u rn a o P o we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms   ( IJ P EDS ) ,   v o l.   8 ,   n o .   2 ,   p p .   8 1 2 - 8 2 5 ,   2 0 1 7 .   [1 6 ]   A .   A .   B a k a r,   e a l. ,   S i m u latio n   a n d   A n a l y sis  o f   M u lt ip h a se   Bo o st  Co n v e rter  w it h   S o f t - S w it c h in g   f o Re n e w a b le   En e rg y   A p p li c a ti o n ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o Po we r   El e c tro n i c a n d   Dr ive   S y ste ms   ( I J PE DS ) ,   v o 8 ,   n o   4 ,     p p .   1 8 9 4 - 1 9 0 2 ,   2 0 1 7 .   [1 7 ]   M .   D.  A b d u l - Ha k e e m ,   e a l. ,   O v e rv ie o S o f t - S w it c h in g   DC - DC  Co n v e rters ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o P o we r   El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms   ( IJ PE DS ) v o l .   9 ,   n o .   4 ,   p p .   2 0 0 6 - 2 0 1 8 2 0 1 8 .   [1 8 ]   R.   S h a rm a ,   S o f S w it c h e d   M u lt i - Ou tp u P W M   DC - DC  Co n v e rt e r,   In ter n a ti o n a J o u rn a o Po we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms   ( IJ EP DS ) ,   v o l.   3 ,   n o .   3 ,   p p .   3 2 8 - 3 3 5 ,   2 0 1 3 .   [1 9 ]   M .   K.  Ka z im ier c z u k ,   D e sig n - o rien ted   a n a ly sis  o f   b o o st  z e ro - v o lt a g e - s w it c h in g   re so n a n DC/DC  c o n v e rter,”  IEE E   T ra n sa c ti o n o n   Po we r E lec tro n i c s ,   v o l.   3 ,   n o .   2 ,   p p .   1 2 6 - 1 3 6 ,   1 9 8 8 .   [2 0 ]   A .   P o n n iran   e a l . ,   Vo l u m e   re d u c ti o n   c o n sid e ra ti o n   i n   m u lt il e v e DC - DC  b o o st  c o n v e rter,”  in   4 th   I ET   Cle a n   En e rg y   a n d   T e c h n o lo g y   Co n fer e n c e   ( CEA T   2 0 1 6 ) ,   Ku a la L u m p u r ,   2 0 1 6 ,   p p .   1 - 5.   [2 1 ]   A .   N.  Ka sira n ,   e a l. ,   A   S tu d y   o f   4 - lev e DC - DC  Bo o st   In v e rter  w it h   P a ss iv e   Co m p o n e n Re d u c ti o n   Co n sid e ra ti o n ,   in   J o u rn a o P h y sic s: Co n fer e n c e   S e rie s ,   v o l.   9 9 5 ,   n o .   1 ,   p p .   1 - 9 ,   2 0 1 7 .   [2 2 ]   A .   B.   P o n n iran   a n d   M .   A .   N.   B.   Ka sira n ,   P a ra m e ters   d e sig n   e v a lu a ti o n   in   3 - lev e f l y in g   c a p a c it o b o o st   c o n v e rter,”  in   2 0 1 7   IEE E   S y mp o siu o n   C o mp u ter   Ap p li c a ti o n &   In d u stria El e c tro n ics   ( IS CAIE ) L a n g k a w i 2 0 1 7 p p .   1 9 5 - 1 9 9 .   [2 3 ]   C.   W il li a m   T .   M c Ly m a n ,   T r a n sfo rm e a n d   in d u c to d e sig n   h a n d b o o k /Co l o n e W m ,   T .   M c L y ma n ,   2 0 1 9 .   [2 4 ]   J.  W .   Ko lar,  e t   a l. ,   Ex p lo ri n g   th e   P a re t o   f ro n t   o f   m u lt i - o b jec ti v e   sin g le - p h a se   P F C   r e c ti f ier  d e sig n   o p ti m iza ti o n - 9 9 . 2 %   Eff icie n c y   v s.  7 k W /d m 3   p o w e d e n sity ,   in   2 0 0 9   IEE 6 th   In ter n a ti o n a Po we El e c tro n i c a n d   M o ti o n   Co n tro Co n fer e n c e ,   I P EM C   ’0 9 ,   W u h a n ,   2 0 0 9 ,   p p .   1 - 2 1 .   [2 5 ]   S .   J.  F in n e y ,   e a l. ,   T h e   RCD  s n u b b e re v isit e d ,   in   IEE T ra n s a c ti o n o n   In d u stry   Ap p l ica ti o n s ,   v o l.   3 2 ,   n o .   1   p p .   1 5 5 - 1 6 0 ,   1 9 96 .   [2 6 ]   I.   M a tsu u ra ,   e a l. ,   A   c o m p a riso n   o f   a c ti v e   a n d   p a ss iv e   so f s w it c h in g   m e th o d f o P W M   c o n v e rters ,   in   PE S 9 8   Rec o rd .   2 9 t h   An n u a IEE P o w e El e c tro n ics   S p e c ia li sts  Co n fe re n c e   ( Ca t.   No . 9 8 CH 3 6 1 9 6 ) ,   F u k u o k a ,   v o l.   1 ,     p p .   9 4 - 1 0 0 ,   1 9 9 8 .   [2 7 ]   B.   W a n g ,   e a l. ,   F u rth e re d u c ti o n   o f   s w it c h in g   lo ss   f o th e   lo ss les sn u b b e b a se d   c o n v e rters ,   in   2 0 1 4   IE E E   En e rg y   Co n v e rs io n   C o n g re ss   a n d   Exp o siti o n   ( ECCE ) P it ts b u rg h ,   P A ,   2 0 1 4 ,   p p .   9 2 8 - 9 3 4 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.