神戶大學開發的一種新型電力轉換器設計可顯著提高效率，降低成本，減少維護。這種直流升壓轉換器將對發電、醫療保健、移動和資訊技術等各個領域的電氣和電子元件的發展產生重大影響。
神戶大學開發的直流升壓轉換器大大降低了電磁噪聲，能源效率高達 91% 以上，這對於具有高電壓倍增比的 MHz 驅動器來說是前所未有的。這一比率也比現有設計高出 1.5 倍以上。資料來源：Mishima Tomokazu
從陽光或振動中獲取能量的裝置，或為醫療裝置或氫燃料汽車提供動力的裝置，都有一個共同的關鍵部件。這種所謂的「升壓轉換器」將低壓直流輸入轉換為高壓直流輸出。由於它是一個無處不在的關鍵部件，因此需要使用儘可能少的部件以減少維護和成本，同時以儘可能高的效率運行，而不產生電磁噪聲或熱量。
升壓轉換器的主要工作原理是在電路的兩種狀態之間快速切換，一種狀態儲存能量，另一種狀態釋放能量。切換速度越快，元件的體積就越小，從而可以縮小整個裝置的尺寸。然而，這也會增加電磁噪聲和發熱，從而降低功率轉換器的性能。
神戶大學電力電子學研究員三島友和的團隊在開發新型直流電源轉換電路方面取得了重大進展。他們成功地將高頻開關（約為以前的 10 倍）與一種可減少電磁噪聲和散熱造成的功率損耗的技術（稱為"軟開關"）結合起來，同時還減少了元件數量，從而降低了成本和複雜性。
神戶大學的團隊展示了一種新的電路設計，該設計採用了「諧振槽」電路，可以在開關期間儲存能量，因此損耗要低得多。此外，他們還採用了一種節省元件的設計，將平面元件印刷到電路板上，稱為「平面變壓器」，這種設計非常緊湊，具有良好的效率和散熱性能。資料來源：Mishima Tomokazu
「當電路在兩種狀態之間變化時，開關有一段短暫的時間沒有完全閉合，此時開關兩端既有電壓又有電流。這意味著在這段時間內，開關就像一個電阻器，因此會散熱。開關狀態變化越頻繁，散熱量就越大。」
Mishima 博士解釋說：「軟開關是一種確保開關轉換在零電壓下進行的技術，因此可以最大限度地減少熱量損失。傳統上，這種技術是通過緩衝器來實現的，緩衝器是一種在過渡期間提供替代能源的元件，因此會導致能量損失。」
神戶大學團隊在《電氣和電子工程師學會電力電子學期刊》（IEEE Transactions on Power Electronics）上介紹了他們的新電路設計及其評估結果。
他們取得這一成就的關鍵在於使用了「諧振槽」電路，這種電路可以在開關期間儲存能量，因此損耗要低得多。此外，他們還採用了一種節省元件的設計，將扁平元件印刷到電路板上，稱為「平面變壓器」，這種變壓器非常緊湊，具有良好的效率和散熱性能。
Mishima 和他的同事還製作了電路原型，並對其性能進行了測量：「我們的無緩衝器設計大大降低了電磁噪聲，能量效率高達 91.3%，這對於具有高電壓轉換率的 MHz 驅動器來說是前所未有的。這一比率也比現有設計高出 1.5 倍以上。」不過，他們希望通過降低所用磁性元件的功率耗散來進一步提高效率。
考慮到電氣裝置在我們的社會中無處不在，具有高電壓倍增比的直流電源的高效率和低噪聲運行極為重要。神戶大學的這項研發成果對電力、可再生能源、交通、資訊和電信以及醫療保健等領域的應用具有重大意義。三島介紹了他們的未來計畫，他說：「目前開發的是 100 瓦級的小容量原型，但我們的目標是通過改進電子電路板和其他元件，在未來將功率容量擴大到更大的千瓦級容量。」
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