Master's Thesis

Hybrid flyback converter

Final Thesis 15.99 MB

Author of thesis: Ing. Ondřej Szymik

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jan Martiš, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Pavel Vorel, Ph.D.

Abstract:

This work deals with the description, analysis of operation, and control principle of a hybrid quasi-resonant flyback converter, as well as the design and sizing of the necessary components for its assembly. Furthermore, a specific design of the control and power circuits, as well as the design of the printed circuit boards, is presented. As part of the work, the converter was implemented and its behavior was subsequently investigated experimentally. Time waveforms of selected quantities were recorded, the efficiency at various operating points was measured, and the agreement of the device behavior with theoretical assumptions was evaluated. The thesis also includes the measurement of the converter temperature rise under steady-state conditions and the analysis of feedback control of the converter output voltage using the CircuitJS (Falstad Circuit Simulator) simulation environment. At the end of the thesis, a comparison with a conventional flyback converter topology designed for the same parameters was carried out.

Keywords:

converter with transformer, resonant converter, flyback converter, switched-mode power supply, soft switching, zero voltage switching, converter design, component sizing, circuit diagram, printed circuit board, PCB, converter efficiency, feedback-control, CircuitJS

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student seznámil komisi se zadáním své práce a s principem činnosti kvazi rezonančního měniče. Déle pak uvedl parametry požadované konstrukce. Potom uvedl a vysvětlil konkrétní schéma zapojení, prezentaci završil ukázkou naměřených průběhů napětí a proudů a měření oteplení pomocí termokamery. V závěru prezentoval výsledky simulace, kde porovnával dva různé způsoby řízení.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Power Electrical and Electronic Engineering (MPC-SVE)

Composition of Committee

doc. Ing. Pavel Vorel, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Bohuslav Bušov, CSc. (člen)
Ing. Petr Huták, Ph.D. (člen)
Ing. Dalibor Červinka, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Ondřej Vítek, Ph.D. (místopředseda)

Supervisor’s report
Ing. Jan Martiš, Ph.D.

Student k řešení práci přistupoval svědomitě a také prokázal dobré teoretické znalosti a schopnost samostatné práce. Samotná práce má výbornou jak jazykovou tak i grafickou úroveň, nepřesnosti či chyby se objevují jen výjimečně. Všechny body zadání byly splněny, měnič byl úspěšně oživen, včetně naměření všech potřebných veličin a průběhů. Je škoda, že se nestihla provést praktická realizace zpětnovazebního řízení měniče a práce má tedy poněkud menší rozsah, toto ovšem nebylo součástí stanoveného zadání a student alespoň provedl simulaci napěťové zpětnovazební smyčky. Points proposed by supervisor: 94

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
doc. Ing. Pavel Vorel, Ph.D.

Diplomová práce se zabývá teoretickým rozborem, postupem návrhu i praktickou realizací tzv. hybridního kvazirezonančního blokujícího měniče. Obsahuje řadu zajímavých měření na realizovaném vzorku s výkonem 120 W včetně měření účinnosti a měření týkajícího se zjištění, v jakém rozsahu výstupního napětí a proudu lze dosáhnout měkkého spínání ZVS.
Práce je psána systematicky a její obsah je po odborné stránce velmi kvalitní. Formální úprava práce je také na velmi dobré úrovni. I po stylistické stránce má práce úroveň. Místy se vyskytují drobné jazykové prohřešky, např. na str. 25 „Třetí požadavek na filtrační kondenzátor je, aby byl dimenzován na efektivní hodnotu proudu jím protékajícím“, správně má být „jím protékajícího“. Srozumitelnost práce to ovšem nesnižuje. Poněkud nezvykle působí v práci zavedené označení převodového poměru transformátoru velkým písmenem N (stejně jako počty závitů).

Možná by bylo zajímavé, kdyby se autor v práci podrobněji věnoval rozboru, jakým způsobem by se dalo spínání ZVS dosáhnout v širším rozsahu výstupního napětí měniče (i pro nižší požadované napětí). Bylo by to velmi přínosné, vzhledem k tomu, že dosažení ZVS má vliv na účinnost a EMC a představuje asi nejpodstatnější výhodu zkoumaného měniče ve srovnání s obyčejným blokujícím měničem.

Diplomová práce je velice kvalitní, autor prokázal inženýrské schopnosti a práci jednoznačně doporučuji k obhajobě. Topics for thesis defence:
  1. Objasněte prosím, proč ze simulace vycházela potřebná hodnota kapacity rezonančního kondenzátoru poloviční oproti analytickému výpočtu, jak píšete na straně 23.
  2. Na str. 26 píšete, že rovnice (1.40) vyplývá pouze z prvního Kirchhofova zákona pro uzel na výstupu z tranzistorové větve. To ovšem není dostatečné, vysvětlete prosím přesněji, co je podmínkou platnosti rovnice (1.40).
Points proposed by reviewer: 92

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová