I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em   ( I J P E DS)   Vo l.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 ,   p p .   2 5 3 8 ~ 2 5 4 8   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 16 . i 4 . p p 2 5 3 8 - 2 5 4 8           2538       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Interleav ed  bu ck  co nv erte r using  a  floa ting dua l serie s - ca pa citor t o po lo g y       Cha n Vie t   Ng uy en,   Da ng   T a i N g uy en,   T ha nh   P h uo ng   H o   F a c u l t y   o f   E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c s   En g i n e e r i n g ,   H o   C h i   M i n h   C i t y   U n i v e r si t y   o f   T e c h n o l o g y   ( H C M U T) ,     V i e t n a m   N a t i o n a l   U n i v e r si t y   ( V N U ) ,   H o   C h i   M i n h ,   V i e t n a m       Art icle  I nfo     AB S T RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   2 9 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Sep   1 9 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Oct  1 7 ,   2 0 2 5       In terle a v e d   b u c k   c o n v e rters   (IBC)  a re   wid e ly   u ti li z e d   i n   ste p - d o wn   v o l tag e   a p p li c a ti o n d u e   to   t h e ir  e x c e ll e n p e rfo rm a n c e   a n d   stra ig h tfo rw a rd   d e sig n .   Ho we v e r,   c o n v e n ti o n a IBCs re q u ire i n d iv i d u a c u rre n se n so rs an d   fe e d b a c k   c o n tro c ircu it to   m a in tai n   p h a se   c u rre n b a lan c e ,   re su lt i n g   in   in c r e a se d   c o st  a n d   d e sig n   c o m p lex it y .   In   t h is  p a p e r,   a   n o v e l   flo a ti n g   d u a se ries   c a p a c it o r   (F DSC)  c o n v e rter b a se d   o n   a n   in t e rlea v e d   flo a ti n g   stru c t u re   is p ro p o se d .   Th e   m o st  d isti n c ti v e   a sp e c o t h is  p r o p o se d   c o n v e rter  is  i ts  a b il i ty   t o   n a tu ra ll y   b a lan c e   th e   fo u i n d u c to c u rre n ts   with o u t h e   n e e d   f o a n y   c u rre n se n so rs o fe e d b a c k   c o n tro l.   F u rt h e rm o re ,   t h e   p r o p o se d   c o n v e rter  a lso   e x h i b it l o we v o lt a g e   stre ss   o n   sw it c h in g   d e v ic e a n d   in d u c t o rs,  c o n tri b u t in g   t o   imp ro v e d   e fficie n c y   a n d   a   re d u c ti o n   in   o v e ra ll   m a g n e ti c   v o lu m e .   T o   v a l id a te  th e   p e rfo rm a n c e   c h a ra c teristics   o th e   p ro p o se d   c o n v e rter,  a   1 . 3   kW   p r o to t y p e   o f   th e   F DSC   t o p o lo g y   wa d e v e lo p e d   a n d   tes ted   t o   in d ica te  th e   a n a ly ti c a re su lt a n d   d e m o n stra te   sta b le  c u r re n b a lan c e   e v e n   u n d e d iffere n o p e ra ti n g   c o n d i ti o n s.  T h e   e x p e rime n tal  v a li d a ti o n   h ig h li g h ts  th e   t o p o lo g y ’s   s u it a b il it y   fo h ig h   ste p - d o w n ,   c o m p a c t,   a n d   e fficie n a p p li c a ti o n s u c h   a EV   a u x i li a ry   p o we su p p l y   a n d   v o lt a g e   re g u lat o m o d u les .   K ey w o r d s :   B u ck   co n v e r ter   C u r r en t b alan cin g   Flo atin g   s tr u ctu r e   Hig h   co n v e r s io n   r atio   I n ter leav ed   No n - is o lated   co n v er ter   Ser ies ca p ac ito r   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 :   C h an   Viet  Ng u y en     Facu lty   o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g in ee r in g ,   Ho   C h i M in h   C ity   Un iv er s ity   o f   T ec h n o lo g y   ( HC MU T )   Vietn am   Natio n al  Un iv er s ity   ( VNU)   2 6 8   L y   T h u o n g   Kiet  Stre et,   W ar d   1 4 ,   Dis tr ict  1 0 ,   Ho   C h i M i n h   7 0 0 0 0 ,   Vietn am   E m ail: n cv iet@ h cm u t.e d u . v n       1.   I NT RO D UCT I O   E lectr ic  v eh icles  ( E Vs)  h av g ain ed   s ig n if ican t   p o p u lar ity   in   to d ay s   m ar k et.   T h es v eh icles  ty p ically   o p er ate  u s in g   h i g h - v o ltag b atter y   p ac k s ,   co m m o n ly   at  4 0 0   o r   e v en   u p   to   8 0 0   V,   to   d eliv e r   th e   n ec ess ar y   p o wer   f o r   p r o p u ls io n .   Desp ite  th is ,   lo w - v o ltag lead - ac id   b atter ies  ar s till   e m p lo y ed   to   s u p p ly   en er g y   to   th v eh icle’ s   c o n t r o an d   i n f o tain m e n s y s tem s ,   p r im ar ily   d u to   th eir   p r o v en   r eliab ilit y   [ 1 ] .   Ho wev er ,   lead - ac id   b atter ies  p o s en v ir o n m en tal  h az ar d s   an d   ar in cr ea s in g ly   in a d eq u ate  in   m ee tin g   th r is in g   en er g y   d em an d s   o f   m o d er n ,   f ea t u r e - r ich   E s y s tem s .   As  r esu lt,  ex te n s iv r esear ch   is   b ein g   co n d u cte d   to   d e v elo p   p o wer   c o n v er ter s   ca p a b le  o f   s tep p i n g   d o wn   h ig h - v o ltag b atter y   o u t p u d ir ec tly   to   lo w - v o ltag lev els,  aim in g   to   elim i n ate  th n ee d   f o r   tr ad itio n al  a u x iliar y   b atter ies in   elec tr ic  v eh icles [ 2 ] ,   [ 3 ] .   Step - d o wn   c o n v e r s io n   u s in g   t r an s f o r m er s   is   wid el y   em p l o y ed ,   esp ec ially   in   ap p licatio n s   r eq u ir in g   elec tr ical  is o latio n   o r   lar g v o ltag co n v er s io n   r atio s .   T r a n s f o r m er - b ased   to p o lo g ies,  s u ch   as  f ly b ac k   an d   f o r war d   c o n v er te r s ,   o f f er   f lex ib ilit y   in   d esig n   an d   a r w ell - s u ited   f o r   h ig h - v o ltag o r   is o lated   s y s tem s .   Ho wev er ,   in   ce r tain   s ce n ar i o s   p ar ticu lar ly   wh en   is o latio n   is   n o r eq u i r ed   an d   th v o ltag s tep - d o wn   r atio   is   m o d er ate  d ir ec s tep - d o w n   co n v er ter s   lik th b u ck   to p o lo g y   p r o v id s u p e r io r   ef f icien c y ,   r ed u ce d   co m p o n en Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       In terl ea ve d   b u ck   co n ve r ter u s in g   a   flo a tin g   d u a l ser ies - ca p a cito r   to p o lo g y   ( C h a n   V iet  N g u ye n )   2539   co u n t,  a n d   lo wer   co s [ 4 ] [ 6 ] .   As  r esu lt,  d ir ec co n v er s io n   m eth o d s   r em ai n   f a v o r ab le   ch o ice  in   co m p ac t,  lo w - to - m ed iu m   p o wer   ap p lica tio n s .     T h b u c k   co n v er ter   is   wid ely   u s ed   n o n - is o lated   to p o lo g y   th at  ef f icien tly   s tep s   d o wn   th in p u t   v o ltag to   lo wer   o u tp u lev el .   T h p r esen ce   o f   a n   o u tp u t in d u cto r   in   th is   to p o lo g y   en s u r e s   co n tin u o u s   o u tp u cu r r en t,  wh ich   is   cr itical  f ea tu r in   DC /DC   co n v er ter s .   T o   en h an ce   o u tp u p o wer ,   in ter leav ed   b u c k   co n v er ter s   ( I B C )   ar wid ely   u s ed .   I B C   is   co n s tr u cted   b y   co m b in in g   co n v en tio n al  b u ck   co n v er ter s   in   p ar allel  u s in g   in ter leav e d   s witch in g   [ 7 ] [ 1 0 ] .   T h in te r leav in g   ef f ec t   s ig n if ican tly   r ed u ce s   o u tp u t   c u r r en t f lu ctu atio n s .   T h is   en ab les  s m aller   L - C   f ilter   an d   f aster   d y n a m ic  r esp o n s [ 1 1 ] ,   [ 1 2 ] .   Ho wev er ,   ev en   a   s lig h m is m atch   in   g ate  s ig n als  b etwe en   b u ck   co n v er ter s   ca n   lead   to   u n b alan c ed   in d u cto r   cu r r e n ts   in   th e   I B C .   T h ese  s tu d ies  attem p to   ad d r ess   th is s u o f   cu r r en im b alan ce   am o n g   in d u cto r s h o wev e r ,   th ey   r e q u ir ad d itio n al  cu r r en t   s en s o r s   an d   m o r co m p lex   c o n tr o m et h o d s   [ 1 3 ] [ 1 6 ] .   B u ck   co n v er ter   ac h iev es  h ig h   e f f icien cy   wh e n   th e   o u tp u v o ltag is   n o s ig n if ic an tly   lo wer   th a n   th in p u v o ltag e.   Ho wev er ,   as  th e   v o ltag co n v e r s io n   r atio   in cr ea s es,  th ef f icien c y   o f   th co n v e r ter   d ec lin es  m ar k e d l y .   Mo r e o v er ,   all  s witch es  an d   d io d es  i n   th e   I B C   m u s with s tan d   th e   h ig h   in p u v o ltag e ,   r esu ltin g   in   s ig n if ican s witch in g   lo s s   wh en   o p er atin g   at   h ig h   f r eq u e n cies  [ 1 7 ] [ 2 0 ] .   C o n s eq u en tly ,   f o r   ap p licatio n s   d em an d in g   lar g v o ltag s tep - d o wn   r atio s ,   alter n ativ e   co n v er ter   to p o l o g ies with   s u p er io r   co n v er s io n   ca p ab ilit ies ar ty p ically   p r ef er r e d .     T h s er ies  ca p ac ito r   ( SC )   co n v er ter   as  s h o wn   in   Fig u r e   1   an d   p r esen ted   in   [ 2 1 ] ,   [ 2 2 ]   o f f e r s   s o lu tio n s   to   th is s u es  f ac ed   b y   th I B C .   T o   b eg in   with ,   th SC   co n v er ter   h as  twice  th v o ltag g ain   wh ile  im p o s in g   lo wer   v o ltag s tr ess   o n   th s em ico n d u ct o r   d e v ices.  Sp ec if ically ,   th v o ltag s tr ess   o n   s witch   S 2 d io d es  D 1   an d   D 2   is   o n ly   V in /2 .   T h is   is   ac h iev ed   b ec a u s th ca p ac i to r   C 1   is   with s tan d in g   h alf   o f   th e   in p u v o ltag e,   wh ich   is   V in /2 .   Seco n d ly ,   d u t o   th ch ar g e - d is ch ar g eq u ilib r iu m   o f   ca p ac ito r   C 1 ,   th cu r r e n t f lo win g   th r o u g h   th two   in d u cto r   L 1   an d   L 2   is   in h er en tly   b alan ce d .   Ho wev e r ,   th af o r em en ti o n ed   ad v an ta g is   o n ly   r ea lized   wh en   th d u ty   c y cle  is   less   th an   0 . 5   [ 2 3 ] .   I n   f ac t,   wh en   th d u ty   cy cle   ex ce ed s   0 . 5 ,   t h v o ltag s tr ess   o n   th e   s witch in g   d ev ices  in cr ea s es  s i g n if ican tly ,   an d   th f u n ctio n   o f   b alan cin g   in d u cto r   cu r r en t s   is   lo s [ 2 4 ] [ 2 5 ] .   C h en   et  a l.   [ 2 6 ]   attem p ted   to   en h an ce   th p e r f o r m an ce   o f   th co n v en tio n al  SC   co n v er t er   b y   p r o p o s in g   a   m u ltip h ase  SC   co n f ig u r atio n .   Ho wev er ,   th m ain   d r aw b ac k   o f   th is   ap p r o ac h   is   th at  as  th e   n u m b e r   o f   p h ases   in cr ea s es,  th o p er atin g   r an g b ec o m es  m o r r estricte d ,   s in ce   th m ax im u m   d u ty   c y cle  is   lim ited   to   1 /n wh er n   is   th n u m b er   o f   p h as es.           Fig u r 1 .   Ser ies ca p ac ito r   ( SC )   co n v e r ter       Sev er al  s tu d ies   h av e   in s tead   ex p lo r ed   th i n ter leav ed   f l o atin g   ( I F)  s tr u ctu r [ 2 6 ] [ 2 8 ] ,   wh ic h   co n n ec ts   two   co m p lem en tar y   ce lls   o f   co n v er ter   in   f lo atin g - in p u t,  p ar allel - o u t p u m an n er .   T h is   co n f ig u r atio n   m ai n tain s   cu r r e n b alan ce   b etwe en   p h ases   wh ile  ac h iev in g   a   h ig h e r   co n v e r s io n   r atio ,   with o u t   f u r th er   n a r r o win g   th o p er a tin g   r an g o f   th co n v er ter .   Ho wev er ,   f o r   s u cc ess f u in ter co n n ec tio n ,   th co n f ig u r ed   co n n ec tio n   m u s in clu d b o t h   N - ce ll  an d   P - ce ll  ty p es,  as  illu s tr ated   in   Fig u r 2.   No tab ly ,   th ese   two   co n v e r ter   ty p es  e x h ib it  id en tical  elec tr ical  ch ar ac ter i s tics .   Fo r est  et  a l.   [ 2 9 ]   s o u g h to   en h an ce   th e   ca p ac ity   b y   ex ten d i n g   th e   I F   s tr u ctu r to   f o u r   p h ases .   Ho wev er ,   th e   p h ase  c u r r en ts   wer n o in h er en tly   b alan ce d ,   r e q u ir in g   ad d itio n al  cu r r en t sen s o r s   an d   f ee d b ac k   l o o p s .   I n   th is   p ap e r ,   a   f lo atin g   d u al   s er ies  ca p ac ito r   ( FDSC )   co n v er ter   b ased   o n   a n   in ter lea v e d   f lo atin g   s tr u ctu r is   p r o p o s ed ,   as  illu s tr ated   in   Fig u r e   3 .   T h c o n v e r ter   is   d ev elo p ed   b y   i n teg r ati n g   SC   ce lls   in to   an   in ter leav ed   f lo atin g   s tr u ctu r e   to   ac h iev h i g h er   c o n v e r s io n   r atio   an d   in cr ea s th o u tp u p o wer .   T h p r o p o s ed   co n v er ter   is   en g in e er ed   to   m a x im ize  v o ltag e   g ai n s   an d   m in im ize  v o ltag s tr e s s   o n   th s witch in g   d ev ices,  r esu ltin g   in   r ed u ce d   s witch in g   lo s s es  an d   im p r o v e d   ef f icien cy ,   esp ec ially   in   h ig h   co n v e r s io n   r atio   ap p licatio n s .   Mo r eo v er ,   th e   p r o p o s ed   co n v er ter   also   h as  th cu r r en b ala n cin g   f ea tu r th at  n atu r ally   eq u alize s   th cu r r e n ts   in   th f o u r   in d u ct o r s   with o u t r eq u ir in g   f ee d b ac k   co n tr o l o r   s en s in g   ci r cu its .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   2538 - 2 5 4 8   2540       Fig u r 2 .   I n ter leav ed   f lo atin g   ( I F)  s tr u ctu r e       + V in V o S 1 S 2 D 2 D 1 C 1 L 1 L 2 C 2 C 4 S 3 S 4 D 4 D 3 L 4 L 3 C 3 i L 1 i L 2 i L 4 i L 3 i o i in P - c e l l N - c e l l     Fig u r 3 .   T h p r o p o s ed   FDSC   co n v er te r       2.   O P E RAT I O N   O F   T H E   NO VE L   CO N VE R T E R   T h p r o p o s ed   FDSC   co n v er te r ,   s h o wn   in   Fig u r e   3 ,   is   b u ilt  b y   co n n ec tin g   two   SC   co n v er ter s   ca lled   th P - ce ll  an d   N - ce ll  with   f lo atin g   in p u ts   an d   p ar allel  o u tp u ts .   T h f o u r   o p er atin g   m o d es  o f   th FDSC   co n v er ter   a r illu s tr ated   in   Fig u r 4   an d   th eir   k ey   wav e f o r m s   ar s h o wn   in   Fig u r 5 .   As  illu s tr ated   in   Fig u r e   5 ,   b o th   ce lls   u s th e   s am g ate  d r iv in g   s ig n als,  b u with   90   p h ase  s h if t.  As  th e   v o lta g an d   cu r r en t   wav ef o r m s   o f   t h P - ce ll  an d   N - ce ll  ar id en tical,   o n ly   th r ep r esen tativ wav ef o r m s   o f   t h P - ce ll  ar s h o wn   f o r   clar ity .   Fu r th er m o r e,   d u to   th in h er en lim itatio n s   o f   th SC   co n v er ter ,   th d u ty   cy cle  o f   th FDSC   is   r estricte d   to   D   0 . 5   in   th is   s tu d y .         [ Mo d 0 ,   Fig u r e   4 ( a) ] All  t h s witch es  ar tu r n ed   o f f   w h ile  all  th d io d es  ar tu r n ed   o n .   T h e   cu r r en f lo ws  th r o u g h   t h lo ad   b y   th lo o p s   L 1 - V o - D 1   an d   L 2 - V o - D 2 .   T h two   ca p ac ito r s   C 2   an d   C 4   ar ch ar g ed   th r o u g h   th e   lo o p   V in - C 2 - V o - C 4 .   T h e   in s tan tan eo u s   v o ltag e   ac r o s s   ea ch   in d u cto r   is   eq u al  to   - V o .   T h e r ef o r e,   th e   in d u cto r   c u r r e n ts   i L 1   an d   i L 2   d e cr ea s in   th is   m o d e.     { V L1 = V o V L2 = V o   ( 1 )     [ Mo d 1 ,   Fig u r e   4 ( b ) ] :   S 1   a n d   D 2   ar tu r n ed   o n   wh ile  S 2   an d   D 1   ar tu r n ed   o f f .   I n   t h is   m o d e,   ca p ac ito r   C 1   is   ch ar g ed   f r o m   C 2   wi th   cu r r en eq u al  to   i L 1   f lo win g   th r o u g h   th lo o p   S 1 - C 1 - L 1 - V o - C 2 .   T h in d u cto r   L 2   c o n tin u es  d is ch ar g in g   th r o u g h   th lo o p   L 2 - V o - D 2 .   I n   th is   m o d e ,   th v o ltag ac r o s s   L 1   is   p o s itiv e,   wh ile  th at  ac r o s s   L 2   is   n eg ativ e.   T h in d u cto r   v o ltag ca n   b e   ex p r ess ed   as:     { 1 = 2 1 2 =                                     ( 2 )     [ Mo d 2 ,   Fig u r e   4 ( c ) ] S 2   an d   D 1   ar tu r n ed   o n   wh ile  S 1   an d   D 2   ar tu r n ed   o f f .   T h c ap ac ito r   C 1   d is ch ar g es  th r o u g h   th lo o p   C 1 - S 2 - L 2 - V o - D 1 d eliv er in g   cu r r en e q u al  to   i L 2 T h c u r r en o f   in d u ct o r   L 1   cir cu lates  th r o u g h   th l o o p   L 1 - V o - D 1 .   I n   co n tr ast  to   M o d 1 ,   th v o ltag ac r o s s   L 1   b ec o m es  n eg ativ wh ile   th at  ac r o s s   L 2   b ec o m es p o s itiv e,   as sh o wn   ( 3 ) .     { 1 =                   2 = 1     ( 3 )     [ Mo d 3 ,   Fig u r e   4 ( d ) ] All  th e   d io d es  ar e   tu r n e d   o f f   wh ile  al th s witch es  ar tu r n e d   o n .   T h cu r r e n t   f lo ws  th r o u g h   th e   lo ad   b y   th lo o p s   L 1 - V o - C 2 - S 1 - C 1   an d   L 2 - V o - C 2 - S 1 - S 2 .   T h two   ca p ac i to r s   C 2   an d   C 4   ar ch ar g ed   th r o u g h   th e   lo o p   V in - C 2 - V o - C 4 .   T h in d u cto r   cu r r en ts   i L 1   an d   i L 2   in cr ea s i n   th is   m o d e.   I n   th is   m o d e,   th v o ltag ac r o s s   b o th   in d u ct o r s   is   p o s itiv e.   T h in d u cto r   v o ltag es c an   b ex p r ess ed   as:        ( 4 )     I n   th FDSC   co n v er ter ,   ca p a cito r   C 1   ac ts   as  an   in ter m ed iate  en er g y   s to r a g elem en t:  i s to r es  en er g y   b y   ch ar g in g   in   s er ies  with   in d u ct o r   L 1   d u r in g   Mo d 1   an d   r ele ases   th is   en er g y   to   L 2   d u r in g   Mo d 2 .   T h u s ,   th e   en er g y   d eliv er ed   to   L 1   an d   L 2   i s   p r ec is ely   th en er g y   ex c h an g ed   in   ca p ac ito r   C 1 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       In terl ea ve d   b u ck   co n ve r ter u s in g   a   flo a tin g   d u a l ser ies - ca p a cito r   to p o lo g y   ( C h a n   V iet  N g u ye n )   2541     ( a)         ( b )     ( c)     ( d )     Fig u r 4 .   Op e r atio n   m o d es o f   th P - ce ll SC   co n v er ter :   ( a)   m o d 0 ,   ( b )   m o d 1 ,   ( c )   m o d 2 ,   an d   ( d )   m o d 3     Fig u r 5 .   Key   wav ef o r m s   o f   t h   p r o p o s ed   co n v er ter       3.   CH ARAC T E R I ST I CS   O F   T H E   F DSC  CO NV E RT E R   3 . 1   Vo l t a g g a in   W h en   D   0 . 5 ,   th d u r atio n s   o f   Mo d 1   a n d   Mo d e   2   ar eq u al,   ea ch   last in g   DT s .   Mo d 0   o p er ates f o r   (1 - 2 D )   T s .   T h e   v o ltag es  o f   i n d u cto r s   L 1   an d   L 2 ,   d en o ted   as  v L 1   a n v L 2 ,   ar e   illu s tr ated   in   Fig u r 5 .   I t   ca n   b e   o b s er v ed   th at,   with in   ea ch   s witch in g   cy cle,   th in d u cto r   v o ltag alter n ates  b etwe en   p o s itiv an d   n eg ativ e   in ter v als.  Acc o r d i n g   t o   th e   f lu x   ( v o lt s ec )   b ala n ce   co n d itio n ,   th a v er ag e   in d u ct o r   v o ltag o v er   o n s witch in g   p er io d   m u s b ze r o .   I n   o th e r   wo r d s ,   th ar ea   o f   th p o s itiv p o r tio n   ( v o ltag ×  tim e)   m u s t   b eq u al  to   th at  o f   th n eg ativ p o r tio n .   T h er ef o r e,   th v o ltag e   ac r o s s   th two   i n d u cto r s   ca n   b e x p r ess ed   as   ( 5 ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   2538 - 2 5 4 8   2542   { 1     1   = 1     0 ( 1 2 ) 1     2 2     2   = 2     0 ( 1 2 ) 2     1   ( 5 )     B y   s u b s titu tin g   ( 1 ) ( 4 )   in t o   ( 5 ) ,   th v o ltag es a cr o s s   C 1   an d   C 2   ar o b tain e d .     { 1 =         2 = 2                         0 < 0 . 5   ( 6 )     T h v o ltag ac r o s s   C 1   is   al wa y s   h alf   o f   th at  ac r o s s   C 2 .   C o n s eq u en tly ,   C 1   b lo ck s   h alf   o f   th s witch   v o ltag d u r in g   o p er atio n ,   th er eb y   r ed u cin g   v o ltag e   s tr ess   o n   th e   s witch in g   d e v ices.  Sin ce   th p r o p er ties   o f   th e   N - ce ll  an d   P - ce ll  SC   ar id en tical,   th v o ltag es  ac r o s s   C 3   an d   C 4   co r r esp o n d   to   th o s o f   C 1   an d   C 2 r esp ec tiv ely .   Fro m   th V in C 2 V o C 4   lo o p   s h o wn   in   Fig u r e   3   ( r ed   lo o p ) ,   th o u tp u v o lta g o f   th p r o p o s ed   FDSC   co n v er ter   is   o b tain ed   as   ( 7 ) .     = 2 + 4    ( 7 )     B ased   o n   ( 6 )   an d   ( 7 ) ,   an d   co n s id er in g   th e   s y m m etr y   b etwe en   th e   P - ce ll  an d   N - ce ll,  it  lead s   to     2 = 4 1 = 3 .   T h o u tp u t v o ltag o f   th e   p r o p o s ed   c o n v e r ter   ca n   b ex p r ess ed   as   ( 8 ) .     =    ( 4 )   ( 8 )     Fro m   ( 8 ) ,   it  is   ev id e n th at  t h FDSC   co n v er ter   ca n   s tep   d o wn   a   lar g e   in p u t   v o ltag e   to   m u c h   s m aller   o u tp u v o ltag with   v er y   h ig h   co n v er s io n   r atio ,   ex ce ed in g   7   tim es.   I n   co n tr ast,  a ch iev in g   th s am e   r atio   with   co n v en tio n al  b u ck   co n v er ter   wo u l d   r eq u ir a n   ex tr em ely   s m all  d u ty   cy cle.   Fig u r 6   co m p a r es  th v o ltag g ain   o f   th e   p r o p o s ed   co n v er ter   with   th at   o f   co n v en tio n al  b u ck   c o n v e r ter ,   s h o win g   th at  th e   FDSC   co n s is ten tly   ac h iev es  h ig h er   co n v er s io n   r atio   at  th s a m d u ty   cy cle.   I is   also   w ell  k n o wn   t h at  th ef f icien cy   o f   s tep - d o w n   co n v er ter s   d ec r ea s es  s ig n if ican tly   wh en   th d u ty   cy cle  b ec o m es   ex tr em ely   lo w.   B y   attain in g   h ig h   c o n v e r s io n   r atio   with o u r eso r tin g   to   s u c h   lo d u ty   cy cles,  th p r o p o s ed   co n v e r ter   o f f er s   s u p er io r   s u itab ilit y   f o r   h ig h   s tep - d o wn   ap p licatio n s   co m p ar e d   with   co n v en tio n al  d esig n s     3. 2 .     I nd uct o curr ent   ba la ncing   As  s h o wn   in   Fig u r 5 ,   t h ch ar g an d   d is ch ar g tim o f   th p r o p o s ed   co n v er ter   ar e   eq u al  to   DT s Fo llo win g   th ch ar g b alan ce   co n d itio n   f o r   ca p ac ito r   C 1 ,   th e   ch ar g a n d   d is ch ar g ar ea s   o f   ca p ac ito r   C 1   m u s b eq u al.   Mo r e o v er ,   th ca p a cito r   C 1   is   ch ar g ed   an d   d is ch ar g ed   b y   i L 1   an d   i L 2 ,   r esp ec tiv ely .   T h er ef o r e,   th e   av er ag cu r r en o f   L 1   an d   L 2   ar eq u al.   I t is si m ilar   f o r   I L an d   I L 4 .   As  m en tio n ed   in   Fo r est  et  a l.   [ 2 9 ] ,   th two   ce lls   o f   th e   p r o p o s ed   co n v er ter   ar also   n atu r ally   b alan ce d   b y   th s p ec ial  i n p u t   f lo atin g   o u tp u t   p ar allel  s tr u ctu r e.   T h u s ,   th f o u r   av e r ag e   in d u cto r   cu r r en ts   in   th e   p r o p o s ed   co n v er ter   ar e   g iv en   b y :     1 = 2 = 3 = 4 = +  4   ( 9 )     As  in d icate d   b y   ( 9 ) ,   th co n v er ter   in h er e n tly   m ain tain s   b alan ce d   in d u ct o r   cu r r en with o u r eq u ir in g   a n y   s u p p lem en tar y   s en s o r s   o r   co n t r o l a lg o r ith m s ,   th er eb y   s im p lif y in g   th s y s tem   an d   en s u r i n g   p o wer   eq u ilib r iu m .     3 . 3 .     I nd uct o curr ent   rippl e s   o f   t he  pro po s ed  co nv er t er   F r o m   i n d u c t o r   c u r r e n t   w a v e f o r m s   i n   F i g u r e   5 ,   t h e   i n d u c t o r   c u r r e n t   r i p p l e   o f   L 1   t o   L 4   c a n   b e   g i v e n   a s   ( 1 1 ) .     1 4 =  ( 1 )   ( 1 1 )     w h er e:  L   is   th in d u ctan ce   o f   in d u cto r s   L 1 L 4 .   T h ese  in d u cto r s   ar n o r m all y   s elec ted   with   eq u al  v alu es  to   en s u r o p tim al  in ter leav in g   p e r f o r m a n ce .   sw   is   th s w itch in g   f r eq u e n cy   o f   th co n v er ter .   T o   ac h iev th b est  in ter leav in g   e f f ec t,  t h p h ase  cu r r en ts   o f   th e   co n v er ter   m u s t   b e q u al  in   m ag n itu d e   an d   e v en ly   p h ase - s h if ted   [ 3 0 ] ,   [ 3 1 ] .   I n   th e   ca s o f   th e   p r o p o s ed   FDSC   co n v er ter ,   wh ich   o p e r ates  with   f o u r   p h a s es,  th p h ase  s h if t   b etwe en   ad jace n t p h ases   is   9 0 °.  T h o u tp u t c u r r en t r ip p le  o f   th p r o p o s ed   co n v er ter   ca n   b e   ex p r ess ed   as:     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       In terl ea ve d   b u ck   co n ve r ter u s in g   a   flo a tin g   d u a l ser ies - ca p a cito r   to p o lo g y   ( C h a n   V iet  N g u ye n )   2543   = { ( 1 4 )                                                                0 < 0 . 25 ( 1 2 ) ( 4 1 ) 2                       0 . 25 < 0 . 5   ( 1 2 )     Fig u r e   7   illu s tr ates  th o u tp u t c u r r en t   r ip p le   o f   th p r o p o s ed   co n v er ter   in   co m p a r is o n   with   th at  o f   th e   f o u r - p h ase  in ter leav ed   b u ck   c o n v er ter   ( 4 P - I B C ) .   B o th   co n v er ter s   ar ev alu ated   u n d er   i d en tical  co n d itio n s ,   in clu d in g   th s am co n v er s io n   r atio   an d   in d u cto r   v alu e.   I i s   o b s er v ed   th at  th p r o p o s ed   co n v er ter   e x h ib its   s ig n if ican tly   lo wer   o u tp u t   cu r r en r i p p le  t h an   th 4 P - I B C .   T h is   im p r o v em en t   is   attr ib u ted   to   th e   f ac t h at  th e   v o ltag ac r o s s   th in d u cto r   in   th p r o p o s ed   to p o lo g y   is   lo wer   th an   th at  in   co n v en tio n al  4 P - I B C .   C o n s eq u en tly ,   th e   FDSC   co n v er ter   allo ws  f o r   r ed u cti o n   in   b o th   t h in d u ctan ce   1 - an d   th o u tp u ca p ac itan ce   C o ,   th er eb y   en h a n cin g   th d y n am ic  r esp o n s o f   th s y s tem .             Fig u r 6 .   Vo ltag e   g ain   o f   th 4 P - I B C ,   SC ,   an d   p r o p o s ed   co n v er ter     F ig u r 7 .   Ou t p u t c u r r en t r i p p l o f   th 4 P - I B C ,   SC ,   an d   p r o p o s ed   c o n v e r ter       3 . 4 .     T he  co nv er t er   cha r a ct e ristics   T ab le  1   p r o v id es  co m p r eh e n s iv co m p ar is o n   b etwe en   th p r o p o s ed   FDSC   an d   o th er   co n v er ter s ,   in clu d in g   t h f o u r - p h ase  in ter leav ed   b u ck   co n v er t er   ( 4 P - I B C ) ,   th s er ies  ca p ac ito r   ( SC )   co n v er ter ,   an d   th e   co u p led - i n d u cto r   b u c k   ( C I B )   co n v er ter .   I n   ter m s   o f   o p er ati n g   r an g e ,   th p r o p o s ed   FDSC   is   r estricte d   to   d u ty   cy cles b elo 0 . 5 ,   wh ich   is   n ar r o wer   th an   th at  o f   th o th er   co n v er ter s .   Nev er th eless ,   th is   li m itatio n   is   o f f s et  b y   s ev er al  r em ar k a b le  ad v an tag e s .   Sp ec if ically ,   th FDSC   ex h ib its   th lo west  v o ltag s tr ess   o n   s em ico n d u ct o r   d ev ices,  en s u r in g   im p r o v e d   ef f icien cy .   Mo r e o v er ,   it  in h e r en tly   ac h iev es  s elf - b alan cin g   o f   th o u tp u v o ltag es  ac r o s s   all  f o u r   p h ases   with o u r eq u ir i n g   ad d itio n al  co n tr o cir cu its .   B ey o n d   th at,   th e   p r o p o s ed   to p o lo g y   attain s   th h ig h est  c o n v e r s io n   r atio   am o n g   th c o m p a r ed   c o n f ig u r atio n s ,   wh ile  s im u ltan e o u s ly   p r o d u ci n g   t h s m allest o u tp u t v o ltag r ip p le,   m ak in g   it  h ig h ly   attr ac tiv e   f o r   h ig h   s tep - d o wn ,   h ig h - e f f icien cy   ap p licatio n s .       T ab le  1 .   C o m p a r is o n   b etwe en   th FDSC   an d   o th er   co n v er ter s   C o n v e r t e r s   F D S C   ( P r o p o se d   c o n v e r t e r )   4P - I B C   ( * * )   SC   ( * * )   C I B   ( * * )   D u t y   c y c l e   ( D )   0 < 0 . 5   0 < < 1   0 < 0 . 5   0 < < 1   V o l t a g e   s t r e ss (* )   S 1 S 3    ( 4     )     V in    2     V in   S 2 S 4   2  ( 4     )     V in   V in   V in   D 1 D 3    ( 4     )     V in    2     V in   D 2 D 4    ( 4     )     V in    2     V in   V o l t a g e   g a i n   (  )   ( 4     )     D   2     D   O u t p u t   c u r r e n t   r i p p l e   ( )   Lo w e s t   M e d i u m   H i g h   Lo w   C u r r e n t   b a l a n c i n g   Y e s   No   Y e s   No     * n o t e :   I n   b o t h   S C   a n d   C I B ,   o n l y   t h e   d e v i c e s   S 1 S 2 D 1 ,   a n d   D 2   a r e   p r e se n t ;   * * 4 P - I B C     :   F o u r   p h a se  i n t e r l e a v e d   b u c k   c o n v e r t e r ;   S C   :   S e r i e s c a p a c i t o r   c o n v e r t e r ;   C I B   :   C o u p l e d   i n d u c t o r   b u c k   c o n v e r t e r     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   2538 - 2 5 4 8   2544   4.   E XP E R I M E N T A L   VE R I F I CATI O N   1 . 3   k W   FDSC   co n v er ter ,   as   s h o wn   in   Fig u r 8 ,   was  b u ilt  an d   test ed .   T h e   ex p er i m en tal  r esu lts   ar e   s h o wn   in   Fig u r es  9 1 2   an d   th co n v er te r   p ar a m eter s   ar p r e s en ted   in   T ab le  2 .   T h e   co n v er t er   was  d esig n ed   to   wo r k   o v er   a   wid in p u v o lta g r an g ( f r o m   3 0 0   to   4 5 0   V )   wh ile  th o u tp u t   v o ltag e   was  co n tr o lle d   at  4 5   V T h g ate  s ig n als o f   S 1   to   S 4   ar e   s h if ted   b y   90° .       L 1 L 2 L 3 L 4 C 3 C 2 C 1 C 4 C o     Fig u r 8 .   T h p r o to ty p e   o f   FD SC   co n v er ter       T ab le  2 .   E x p er im en tal  p ar am e ter s   S y m b o l   Va lu e   S y m b o l   Va lu e   V in /V o   3 0 0     4 5 0   V / 4 5   V   C 1 , C 3   4 . 4   µF   P out   1 . 3   kW   C 2 , C 4   1 0 0   µF   f sw   55  k Hz   L 1 , L 2 ,   L 3 ,   L 4   2 5 0   µH   S 1 S 4   S CT3 0 6 0 AR   D 1 D 4   S CS 3 2 0 AM 2       Fig u r 9   s h o ws  th e   ex p er i m en tal  wav ef o r m s   o f   i n d u ct o r   c u r r en ts   ( i L 1 i L 2 i L 3 ,   an d   i L 4 )   a n d   s em ico n d u cto r   d e v ice  v o ltag e s   ( v S1 v D 1 v S 2 ,   an d   v D 2 at  ( 0 . 4 5 ,   V in   3 6 0   V V o   4 5   V an d   P o = 1 . 3   kW ) .   T h g ate  d r i v in g   s ig n als  ar e   s h o wn   in   Fig u r 9 ( a) .   Owi n g   to   th s elf - b alan cin g   ca p a b ilit y   o f   th FDSC   co n f ig u r atio n ,   th p h ase  cu r r e n ts   r em ain   b ala n ce d   e v en   wit h o u th e   u s o f   s en s o r s   o r   f e ed b ac k   c o n tr o l.   As  illu s tr ated   in   Fig u r e   9 ( b ) ,   th e   f o u r   in d u cto r   cu r r e n ts   ar e   well  b alan ce d ,   with   r i p p le  o f   a p p r o x im ately   2 5 %   ( ab o u t   2   A ) .   Fu r th er m o r e,   th e   in ter leav in g   ef f ec o f   th e   f o u r   p h ases   s ig n if ica n tly   r e d u ce s   th o u tp u t   cu r r en r ip p le  to   ab o u 0 . 5   A .   T h is   l o r ip p le  allo ws  o p tim izatio n   o f   th p h ase  in d u cto r   v alu es  an d   th o u tp u t   ca p ac ito r   r ea ctan ce   d u r in g   t h d esig n   s tag e,   th er eb y   en h an cin g   th d y n am ic  r esp o n s o f   th co n v er ter .     Fig u r 9 ( c)   also   s h o ws  th v o ltag s tr ess es  o f   s witch es  S 1   an d   S 2   ar 1 0 0   a n d   2 0 0   V ,   r esp ec tiv ely .   T h e   v o ltag s tr ess es  o f   d io d es  D 1   an d   D 2 ,   a r 1 0 0   V T h e   s am also   ap p lies   to   s witch es  S 3 S 4   an d   d io d es  D 3 D 4 s in ce   th FDS C   s tr u ctu r co n s is ts   o f   s y m m etr ical  P - ce ll  an d   N - ce ll  co n f ig u r atio n s .   C o m p ar ed   with   th e   co n v en tio n al  4 P - I B C ,   in   wh ich   th s witch in g   d ev ices  ex p er ien ce   th f u ll  in p u v o ltag e   ( V in   ≈  360  V ) ,   th p r o p o s ed   co n v er te r   s ig n if ican tly   r ed u ce s   th v o ltag s tr ess   o n   th s w itch es.  T h is   r ed u ctio n   d ir ec tly   co n tr ib u tes to   im p r o v e d   co n v e r s io n   ef f icien cy .   An   ad d itio n al  ex p er im en t   was  co n d u cted   to   e x am in e   th e f f ec o f   in d u cta n ce   m is m atch ,   a s   s h o wn   in   Fig u r e   10 .   I n   t h is   ca s e,   th e   in d u cto r   L 1   was  d elib e r ately   r ed u ce d   to   2 0 0 µH ,   co m p ar e d   to   2 5 0 µH   f o r   th e   r em ain in g   in d u cto r s .   I ca n   b e   s ee n   th at  alth o u g h   th r ip p le  o f   i L 1   is   lar g er   th an   th at  o f   th o th er   in d u ct o r s ,   th e   av er ag cu r r en v alu es  ac r o s s   all  f o u r   in d u ct o r s   r em ain   eq u al.   T h is   d em o n s tr ates  th at  th cu r r en t - b alan cin g   ca p ab ilit y   o f   th e   FDSC   co n f ig u r atio n   is   in d e p en d e n t o f   th e   in d u cto r   v alu es.   An o th er   s im ilar   e x p er im e n w as  co n d u cte d ,   Fig u r 1 1 ,   illu s t r atin g   th e   wav ef o r m s   o f   f o u r   cu r r en ts   in   th FDSC   cir cu it  u n d er   co n d itio n s   wh er th g ate  d r i v in g   s ig n al  ar in ten tio n ally   m is m atch ed .   T h g ate   s ig n al  f o r   S 1   was  d elib er ately   alter ed   ( D S 1   0 . 4 2   a n d   D S 2   D S D S =   0 . 4 5 ) ,   t h f o u r   in d u cto r   c u r r e n ts   ar e   s till   b alan ce d .   T o   clar if y in g   p o in o f   h e r th at  th in d u cto r   cu r r en b alan ci n g   f u n ctio n   d o es  n o m ea n   all  th in d u cto r   cu r r e n ts   m u s b p er f ec eq u al,   s o   it  ca n   b e   o b s er v e d   th at  th e   av er ag e   v alu es  o f   th cu r r e n ts   i L   i L 4   s h o s o m d ev iatio n   i L 1   r ea ch es 7 . 5   A   wh ile  i L 2 i L 3 ,   an d   i L 4   ar at  7   A .   As lo n g   as th in d u c to r   cu r r e n ts   ar n o “lo s in g   co n tr o l”  wh ich   co u ld   lead   to   d eg r ad e d   p er f o r m an ce   o r   p o ten tial d am ag to   cir c u it c o m p o n en ts ,   litt le  m is m atch   in   th in d u cto r   cu r r en ts   is   s till   ac ce p tab le.   I s h o u ld   also   b n o ted   th at  in   p r ac tical  ap p licatio n s ,   a   d u ty   cy cle  d ev iatio n   o f   0 . 0 3   is   r elativ ely   s ig n if ican t.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       In terl ea ve d   b u ck   co n ve r ter u s in g   a   flo a tin g   d u a l ser ies - ca p a cito r   to p o lo g y   ( C h a n   V iet  N g u ye n )   2545       ( a)   ( b )   v D1 [ 1 0 0 V / d i v ] v D2 [ 1 0 0 V / d i v ] [ 5   µs / d i v ] 2 1 v S1 [ 1 0 0 V / d i v ] v S2 [ 1 0 0 V / d i v ] 4 3 100 V 200 V 100 V 0 V 0 V   ( c)     Fig u r 9 .   E x p er im e n tal  wav ef o r m s   wh en   0 . 4 5 ,   V in   3 6 0   V,   V o   4 5   V,   P o   1 3 0 0   W : ( a)   g ate  s ig n als ,     ( b )   in d u cto r   c u r r e n t a n d   o u tp u t c u r r en t ,   a n d   ( c )   d io d v o ltag an d   s witch   v o ltag e       [ 5   µs / d i v ] i L 1 [1 A / d i v ] L =   2 0 0 µH     i L 1 = 2 . 5 A i L 2 [1 A / d i v ] i L 3 [1 A / d i v ] i L 4 [1 A / d i v ] 4 3 2 1 L 2 , 3 , 4   =   2 5 0 µH     i L 2 , 3 , 4 =2 A 8 A 7 A 6 A   [ 5   µs / d i v ] i L 1 [1 A / d i v ] D S 1   =   0 . 4 2   I L 1 = 7 . 5 A i L 2 [1 A / d i v ] i L 4 [1 A / d i v ] 4 3 2 1 8 A 7 A 6 A D S 2 , 3 , 4   =   0 . 4 5   I L 2 , 3 , 4 =7 A     Fig u r 1 0 .   E x p e r im en tal  wav e f o r m s   o f   t h FDSC   co n v er ter   wh en   h av m is m at ch   o f   th e   in d u cta n ce   v alu ( L 2 0 0   µH L 2   L 3   L 4   2 5 0   µH )     Fig u r 1 1 .   E x p e r im en tal  wav e f o r m s   o f   t h FDSC   co n v er ter   with   m is m atch   o f   th g ate  s ig n al    ( D S 1   0 . 4 2   an d   D S 2   = D S = D S =   0 . 4 5 )           Fig u r 1 2 .   Dy n am ic  r esp o n s o f   th FDSC   co n v er ter   u n d e r   s tep   lo ad     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   2538 - 2 5 4 8   2546   T h d y n am ic  r esp o n s o f   th e   FDSC   co n v er ter   u n d er   s tep   lo ad   co n d itio n s   is   p r esen te d   in   Fig u r 1 2 .   I n   th is   test ,   th lo a d   is   v ar ie d   b etwe en   7 0 ( 9 0 0   W )   an d   4 0 ( 5 0 0   W ) .   Desp ite  th e   ab s en ce   o f   cu r r en t   f ee d b ac k ,   t h in d u cto r   cu r r en t s   i L i L 4   r em ain   well  b alan ce d ,   with   o n ly   m in o r   o v er s h o o t.   T h o u tp u t v o ltag e   ex h ib its   s lig h f lu ctu atio n s ,   b u with o u s ig n if ica n d e v iatio n .   No ta b ly ,   th e   co n v er ter   r e q u ir es  o n l y   1   m s   to   f u lly   s ettle  an d   r esto r s tead y   o p er atio n .   Fig u r 1 3   p r esen ts   th ef f ici en cy   o f   th FDSC   co n v er ter ,   v alid ated   th r o u g h   b o t h   s im u latio n   an d   ex p er im en tal  r esu lts .   T h p r o p o s ed   to p o lo g y   d em o n s tr ates  ex ce llen p er f o r m an ce ,   ac h ie v in g   an   e f f icien cy   g r ea ter   th a n   9 7 at  f u ll  lo ad .   As  th s im u latio n   d o es  n o a cc o u n f o r   in d u ct o r   lo s s es  an d   cir cu it  co n d u ctio n   lo s s es,  it s   r ep o r ted   ef f icien cy   i s   s lig h tly   h ig h er   th an   th at  o b s e r v ed   ex p er im en tally .   Fig u r 1 4   f u r th e r   illu s tr ates  th lo s s   d is tr ib u tio n ,   i n d icatin g   th at  th e   m ajo r ity   a p p r o x im at ely   7 2 o r ig in ates  f r o m   th e   c o n d u ctio n   lo s s es  o f   d io d es  D 1 D 4 .   T h is   o b s er v ati o n   s u g g ests   th at  th ef f icien cy   co u l d   b f u r th e r   en h an ce d   b y   r ep lacin g   th e   d io d es with   ac tiv s witch es,  s im ilar   to   th o s em p l o y ed   i n   s y n ch r o n o u s   b u ck   c o n v e r ter .         1 5 . 8 % 1 2 . 2 % 72% F D S C   C o m p o n e n t s   P o w e r   L o s s M O S F E T ( C o n d u c i o n   l o s s ) M O S F E T ( S w i t c h i n g   l o s s ) D I O D E ( C o n d u c i o n   l o s s )     Fig u r 1 3 .   T h ef f icien cy   o f   th p r o p o s ed     FDSC   co n v er ter     Fig u r 1 4 .   Po wer   lo s s   d is tr ib u tio n   o f   s em ico n d u cto r   d ev ices in   th FDSC   co n v er ter       5.   CO NCLU SI O N   T h is   p ap er   p r o p o s ed   an   FDSC   co n v er ter   f o r   h i g h   co n v er s i o n   r atio   DC DC   ap p licatio n s .   C o m p ar ed   with   th co n v en tio n al  4 P - I B C ,   th p r o p o s ed   c o n v e r ter   ac h iev es  n atu r al   cu r r e n b ala n cin g   with o u a d d itio n a l   s en s in g   o r   co n tr o cir c u its ,   p r o v id es  h i g h er   v o ltag g ai n ,   an d   r ed u ce s   v o ltag s tr ess   o n   s em ico n d u cto r   d ev ices.  T h ese   ad v a n tag es  m ak it  s u itab le   f o r   a p p licatio n s   s u ch   as  E V   au x iliar y   p o wer   s u p p ly   an d   v o ltag e   r eg u lato r   m o d u les,  wh er wid v o ltag r a n g es  an d   h ig h   cu r r en ca p ab ilit y   ar e   r eq u ir ed .   d etailed   an aly s is   was  ca r r ied   o u an d   th e x p e r im en tal  p r o t o ty p at  1 . 3   kW   v alid ated   th th e o r etica f in d in g s .   Alth o u g h   th e   d u ty - cy cle   lim itatio n   s till   co n s tr ain s   th o p er atin g   r an g e,   f u tu r wo r k   will  f o cu s   o n   PW s ch em a n d   d esig n   im p r o v em e n ts   to   ad d r ess   th is   is s u e.   I n   c o n clu s io n ,   th e   p r o p o s ed   FDSC   co n v er ter   d em o n s tr ates  h ig h   ef f icien cy ,   in tr i n s ic  cu r r en s h ar in g ,   a n d   p r ac tical  f ea s ib ilit y ,   h ig h lig h tin g   its   p o ten tial  f o r   n e x t - g en e r atio n   lo w - v o ltag e,   h ig h - c u r r e n t p o w er   co n v e r ter .       ACK NO WL E DG E M E NT   T h is   r esear ch   is   f u n d ed   b y   Vietn am   Natio n al  Un iv er s ity   Ho   C h Min h   C ity   ( VNU - HC M)   u n d er   g r an t n u m b er   C 2 0 2 4 - 20 - 38.       AUTHO CO NT RI B UT I O NS    T h is   jo u r n al   u s es  th C o n t r ib u to r   R o les  T a x o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize   in d iv i d u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       In terl ea ve d   b u ck   co n ve r ter u s in g   a   flo a tin g   d u a l ser ies - ca p a cito r   to p o lo g y   ( C h a n   V iet  N g u ye n )   2547   Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   C h an   Viet  Ng u y en                               Dan g   T ai  Ng u y en                               T h an h   Ph u o n g   Ho                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT     T h au th o r s   d ec lar th at  th ey   h av n o   k n o w n   co m p etin g   f in an cial  in ter ests   o r   p er s o n al  r el atio n s h ip s   th at  co u ld   h av ap p ea r ed   t o   in f lu en ce   th wo r k   r e p o r te d   in   t h is   p ap er .       DATA AV AI L AB I L I T   T h d ata  th at  s u p p o r th f in d in g s   o f   th is   s tu d y   ar av aila b le  f r o m   th c o r r esp o n d in g   au th o r   u p o n   r ea s o n ab le  r eq u est.       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   S .   C h a ,   J .   S h i n ,   M .   Ju n g ,   Y .   K i m,   J.   K w o n ,   a n d   C .   Le e ,   A p p l i c a b i l i t y   o f   e l e c t r i c   v e h i c l e   l v   a u x i l i a r y   b a t t e r y   f o r   e mer g e n c y   u s e ,   i n   2 0 2 2   I EEE  T r a n sp o r t a t i o n   E l e c t ri f i c a t i o n   C o n f e r e n c e   \ &   Ex p o   ( I T EC ) ,   A n a h e i m,  C A ,   U S A ,   Ju n .   2 0 2 2 ,   p p .   2 9 1 2 9 6 .   [ 2 ]   B .   G a o ,   Z.   W a n g ,   J .   Zh a n g ,   Z.   Li u ,   W .   Zh a n g ,   a n d   C .   Li u ,   A n   i n t e g r a t e d   e l e c t r i c   v e h i c l e   c h a r g i n g   s y st e o f   w i r e l e ss  p o w e r   t r a n sf e r   a n d   a u x i l i a r y   p o w e r   m o d u l e   w i t h   s h a r e d   c o n v e r t e r   a n d   ma g n e t i c   c o u p l e r ,   I EE T r a n sa c t i o n s   o n   Po w e El e c t ro n i c s ,   v o l .   3 9 ,   n o .   2 ,   p p .   1 9 8 7 2 0 0 1 ,   F e b .   2 0 2 4 .   [ 3 ]   L.   H e ,   X .   Ta n g ,   J .   Z h a n g ,   a n d   C .   C .   M i ,   S e a ml e ss  sw i t c h i n g   t e c h n o l o g y   f o r   l o w   v o l t a g e   c h a r g i n g   i n   8 0 0 v   e l e c t r i c   v e h i c l e   sy st e ms,   J o u rn a l   o f   D e si g n   a n d   G e n e ra l   A u t o m o t i v e   E n g i n e e r i n g ,   v o l .   6 ,   n o .   1 ,   p p .   1 7 2 6 ,   M a r .   2 0 2 4 .   [ 4 ]   L.   Š e b e s t ,   V .   B e n d a ,   A .   V o j t ě c h ,   a n d   T. - J.  Le e ,   A n   e x p e r i m e n t a l   r e v i e w   o f   st e p - d o w n   c o n v e r t e r   t o p o l o g i e s   w i t h   w i d e   i n p u t   v o l t a g e   r a n g e   f o r   m o d e r n   v e h i c l e   l o w - p o w e r   sy s t e ms ,   El e c t ro n i c s ,   v o l .   1 4 ,   n o .   9 ,   M a y   2 0 2 3 .   [ 5 ]   M .   S .   I sl a m ,   M .   A .   R a h m a n ,   M .   S .   A l a m,   M .   A .   H o ssa i n ,   a n d   M .   A .   R a z z a k ,   S t e p - d o w n   d c d c   c o n v e r t e r s:   a n   o v e r v i e w   a n d   o u t l o o k ,   El e c t r o n i c s ,   v o l .   1 1 ,   n o .   1 1 ,   Ju n .   2 0 2 2 .   [ 6 ]   R .   W .   Er i c k s o n ,   D C d c   p o w e r   c o n v e r t e r s,”   i n   W i l e y   En c y c l o p e d i a   o f   E l e c t ri c a l   a n d   E l e c t r o n i c s   E n g i n e e ri n g ,   Jo h n   W i l e y   \ S o n s ,   2 0 0 7 .   [7 ]   M .   S i n h a ,   J .   P o o n ,   B .   B .   J o h n s o n ,   M .   R o d r i g u e z ,   a n d   S .   V .   D h o p l e ,   D e c e n t r a l i z e d   i n t e r l e a v i n g   o f   p a r a l l e l - c o n n e c t e d   b u c k   c o n v e r t e r s ,   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   P o w e r   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   3 4 ,   n o .   5 ,   p p .   4 9 9 3 5 0 0 6 ,   J u n .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T P E L . 2 0 1 8 . 2 8 6 8 7 5 6 .   [ 8 ]   O .   G a r c í a ,   P .   Z u me l ,   A .   d e   C a s t r o ,   a n d   J .   A .   C o b o s,  A u t o mo t i v e   d c - d c   b i d i r e c t i o n a l   c o n v e r t e r   ma d e   w i t h   m a n y   i n t e r l e a v e d   b u c k   st a g e s,   I EE T r a n s a c t i o n o n   P o w e r   El e c t r o n i c s ,   v o l .   2 1 ,   n o .   3 ,   p p .   5 7 8 5 8 6 ,   M a y   2 0 0 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TPE L. 2 0 0 6 . 8 7 2 3 7 9 .   [ 9 ]   J.  A .   S a b a t e ,   V .   V l a t k o v i c ,   R .   B .   R i d l e y ,   F .   C .   Le e ,   a n d   B .   H .   C h o ,   D e si g n   c o n si d e r a t i o n f o r   h i g h - v o l t a g e   h i g h - p o w e r   f u l l - b r i d g e   z e r o - v o l t a g e - sw i t c h e d   p w c o n v e r t e r ,   C o n f e re n c e   Pr o c e d i n g -   I EEE  Ap p l i e d   P o w e E l e c t r o n i c s   C o n f e re n c e   a n d   Ex h i b i t i o n   -   AP EC ,   v o l .   7 ,   n o .   4 ,   p p .   2 7 5 2 8 4 ,   O c t .   1 9 9 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / a p e c . 1 9 9 0 . 6 6 4 2 0 .   [ 1 0 ]   M .   J o v a n o v i c   a n d   Y .   Ja n g ,   I n t e r l e a v e d   b o o st   c o n v e r t e r   w i t h   i n t r i n s i c   v o l t a g e   g a i n   a n d   i m p r o v e d   e f f i c i e n c y ,   I EEE   T ra n s a c t i o n s   o n   P o w e r E l e c t r o n i c s ,   v o l .   2 2 ,   n o .   1 ,   p p .   1 3 6 1 4 3 ,   J a n .   2 0 0 7 .   [ 1 1 ]   T.   R .   G r a n a d o s - Lu n a   e t   a l . ,   Tw o - p h a se ,   d u a l   i n t e r l e a v e d   b u c k - b o o s t   d c - d c   c o n v e r t e r   f o r   a u t o m o t i v e   a p p l i c a t i o n s,   I EEE   T ra n s a c t i o n o n   I n d u st r y   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   5 6 ,   n o .   1 ,   p p .   3 9 0 4 0 2 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI A . 2 0 1 9 . 2 9 4 2 0 2 6 .   [ 1 2 ]   J.  K u d t o n g n g a m ,   K .   S a n g k a r a k ,   P .   L o p a t t a n a k i j ,   P .   L i u t a n a k u l ,   a n d   V .   C h u n k a g ,   I mp l e me n t a t i o n   o f   a u t o m a t i c   i n t e r l e a v i n g   a n d   l o a d   c u r r e n t   s h a r i n g   t e c h n i q u e s   u si n g   si n g l e   i n t e r l e a v i n g   b u s,   I ET  Po w e r   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   9 ,   n o .   7 ,   p p .   1 4 9 6 1 5 0 4 ,   J u n .   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / i e t - p e l . 2 0 1 5 . 0 5 7 5 .   [1 3 ]   M .   O .   Y o u n s i ,   M .   B e n d a l i ,   T.   A z i b ,   C .   L a r o u c i ,   C .   M a r c h a n d ,   a n d   G .   C o q u e r y ,   C u r r e n t - sh a r i n g   c o n t r o l   t e c h n i q u e   o f   i n t e r l e a v e d   b u c k   c o n v e r t e r   f o r   a u t o m o t i v e   a p p l i c a t i o n ,   7 t h   I ET   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   P o w e r   E l e c t r o n i c s,   Ma c h i n e a n d   D ri v e s ,   PEM D   2 0 1 4 ,   v o l .   5 ,   n o .   2 ,   p p .   1 2 3 1 3 0 ,   2 0 1 4 .   [1 4 ]   A .   M .   M i l a si ,   R .   M .   M i l a si ,   a n d   S .   N .   L o r d e j a n i ,   R o b u st   c o n t r o l   o f   a n   i n t e r l e a v e d   d c - d c   b u c k   c o n v e r t e r   w i t h   c o u p l e d   i n d u c t o r s,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   D y n a m i c s   a n d   C o n t r o l ,   v o l .   1 2 ,   n o .   1 0 ,   p p .   3 7 6 9 3 7 7 7 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 4 0 4 3 5 - 024 - 0 1 4 4 3 - 2.   [1 5 ]   R .   H u ,   H .   Q i ,   Z .   Y a n ,   W .   W u ,   J.  Ze n g ,   a n d   J.  L i u ,   A   c o u p l e d - i n d u c t o r - b a s e d   b i d i r e c t i o n a l   d c - d c   c o n v e r t e r   w i t h   h i g h   v o l t a g e   c o n v e r si o n   r a t i o   a n d   s e n so r l e ss   c u r r e n t   b a l a n c e ,   I EE T r a n sa c t i o n s   o n   I n d u s t ri a l   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   7 0 ,   n o .   3 ,   p p .   2 4 5 0 2 4 6 0 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 2 2 . 3 1 7 2 7 7 0 .   [ 16]   X .   Zh o u ,   D .   S u ,   Y .   M a ,   a n d   J.  P a n ,   R e se a r c h   o n   a u t o   d i st u r b a n c e   r e j e c t i o n   c o n t r o l   st r a t e g y   o f   b a t t e r y   e n e r g y   s t o r a g e   st a g g e r e d   p a r a l l e l   b u c k   c o n v e r t e r ,   i n   2 0 2 1   I EE I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   Me c h a t r o n i c s   a n d   Au t o m a t i o n ,   I C MA   2 0 2 1 ,   2 0 2 1 ,   p p .   4 1 4 4 1 9 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C M A 5 2 0 3 6 . 2 0 2 1 . 9 5 1 2 6 5 6 .   [1 7 ]   M .   B i s w a s ,   S .   M a j h i ,   a n d   H .   N e m a d e ,   T w o - p h a s e   h i g h   e f f i c i e n c y   i n t e r l e a v e d   b u c k   c o n v e r t e r   w i t h   i m p r o v e d   s t e p - d o w n   c o n v e r s i o n   r a t i o   a n d   l o w   v o l t a g e   s t r e s s ,   I E T   P o w e r   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   1 2 ,   n o .   1 5 ,   p p .   3 9 4 2 3 9 5 2 ,   J a n .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / i e t - p e l . 2 0 1 9 . 0 5 4 7 .   [ 1 7 ]   I .   O .   L e e ,   S .   Y .   C h o ,   a n d   G .   W .   M o o n ,   I n t e r l e a v e d   b u c k   c o n v e r t e r   h a v i n g   l o w   s w i t c h i n g   l o s s e s   a n d   i m p r o v e d   s t e p - d o w n   c o n v e r s i o n   r a t i o ,   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   P o w e r   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   2 7 ,   n o .   8 ,   p p .   3 6 6 4 3 6 7 5 ,   A u g .   2 0 1 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T P E L . 2 0 1 2 . 2 1 8 5 5 1 5 .   [ 1 8 ]   M .   B e n d a l i ,   C .   L a r o u c i ,   T .   A z i b ,   C .   M a r c h a n d ,   a n d   G .   C o q u e r y ,   D e si g n   me t h o d o l o g y   o f   a n   i n t e r l e a v e d   B u c k   c o n v e r t e r   f o r   o n b o a r d   a u t o mo t i v e   a p p l i c a t i o n ,   m u l t i - o b j e c t i v e   o p t i mi s a t i o n   u n d e r   m u l t i - p h y si c   c o n st r a i n t s,   I ET  El e c t r i c a l   S y s t e m i n   T ra n s p o rt a t i o n ,   v o l .   5 ,   n o .   2 ,   p p .   5 3 6 0 ,   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / i e t - e st . 2 0 1 3 . 0 0 4 5 .   [ 1 9 ]   I . - O .   Le e ,   S . - Y o u n g   C h o ,   a n d   G. - W .   M o o n ,   I n t e r l e a v e d   b u c k   c o n v e r t e r   h a v i n g   l o w   sw i t c h i n g   l o sses   a n d   i m p r o v e d   st e p - d o w n   c o n v e r si o n   r a t i o ,   I EEE   T ra n s a c t i o n s   o n   P o w e r E l e c t r o n i c s ,   v o l .   2 7 ,   n o .   8 ,   p p .   3 6 6 4 3 6 7 5 ,   A u g .   2 0 1 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.