I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   15 ,   No .   5 Octo b er   20 25 ,   p p .   4 5 2 0 ~ 4 5 3 0   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 5 . pp 4 5 2 0 - 4 5 3 0           4520       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Perf o rma nce  eva lua tion o a  high - g a in 50   W DC - DC   flyba ck  bo o st conv erte f o r va ria ble input  v o ltag e low - po wer  pho tov o ltaic a pplica tions       M uh a m m a d H a f ee M o ha med H a riri 1 ,   L im   K ea n B o o n 1 ,   T o le  Su t ik no 2, 3 ,   No Aziz a M o hd   Yu s o f f 1   1 S c h o o l   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   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t i   S a i n M a l a y si a ,   N i b o n g   T e b a l ,   P e n a n g ,   M a l a y si a   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   I n d u st r i a l   Te c h n o l o g y ,   U n i v e r s i t a s   A h m a d   D a h l a n ,   Y o g y a k a r t a ,   I n d o n e si a     3 Emb e d d e d   S y st e a n d   P o w e r   El e c t r o n i c s   R e sea r c h   G r o u p ,   Y o g y a k a r t a ,   I n d o n e s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma r   1 3 ,   2 0 2 5   R ev is ed   J u l 4 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   J u l 1 2 ,   2 0 2 5       DC - DC  b o o st  c o n v e rters   a re   e ss e n ti a fo sta b il izi n g   t h e   v o lt a g e   o u tp u o f   p h o to v o lt a ic   (P V)  m o d u les .   T h is   p a p e r   a n a ly z e a   u n iq u e   5 0   h ig h - g a i n   DC - DC  fly b a c k   b o o st  c o n v e rter  fo v a rio u in p u v o lt a g e   P a p p li c a ti o n s.   S c ien ti fic  a n a ly sis  wa e m p lo y e d   to   d e term in e   su it a b le  p a ra m e ters   fo c rit ica c ircu it   c o m p o n e n ts.   S im u latio n we re   c o n d u c ted   t o   e v a lu a te  th e   p ro p o se d   h i g h - g a in   DC - DC  b o o s c o n v e rter' p e rfo rm a n c e .   S u b se q u e n t ly ,   a   p ro t o ty p e   o t h e   h i g h - g a in   DC  b o o st  c o n v e rter  wa fa b rica ted   with   a   p rin ted   c ircu it   b o a rd   ( P CB)  siz e   o 1 0 0 × 100   m m .   Th e   p ro p o se d   p r o to ty p e ' p e rfo rm a n c e   is  c o m p a re d   to   th a o c o n v e n ti o n a b o o st  c o n v e rters   b a se d   o n   c rit e ria  su c h   a in p u v o lt a g e ,   o u t p u t   v o lt a g e ,   c o m p o n e n c o u n t,   v o lt a g e   stre ss ,   v o lt a g e   g a i n ,   e fficie n c y ,   a n d   ra ted   p o we r.   Th e   re su lt i n d ic a te  th a t h e   p ro p o se d   c o n v e rter  c a n   a c h iev e   a   3 0 0   o u t p u v o lt a g e   with   a   5 0   p o we r   ra ti n g   fr o m   v a riab le  in p u t   v o lt a g e ra n g i n g   b e twe e n   1 2   a n d   3 6   V.   Th e   h ig h e st  g a i n   a c h ie v e d   wa 2 5   wi th   a   1 2   in p u t   v o lt a g e ,   th o u g h   a a   lo we r   p o we ra ti n g   o f   1 5   W.   p e a k   e ff icie n c y   o 8 4 . 3 0 %   wa m e a su re d   with   a   2 4   DC  in p u v o l tag e .   Th e   p r o p o s e d   c o n v e rter' fe a tu re s,  p a rti c u lar ly   it h i g h   ste p - u p   v o lt a g e   g a i n ,   m a k e   it   s u it a b le  fo i n d u strial  a n d   re n e wa b le  e n e rg y   a p p li c a ti o n s.   K ey w o r d s :   B o o s c o n v er ter   Fly b ac k   c o n v er ter   Hig h - g ain   DC - DC   c o n v er ter   MO SF E T   Ph o to v o ltaic     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 :   No r   Aziz ah   Mo h d   Yu s o f f   Sch o o l o f   E lectr ical  a n d   E lectr o n ic  E n g i n ee r in g ,   Un iv er s iti Sain s   Ma lay s ia  ( USM)   Nib o n g   T e b al, 1 4 3 0 0 ,   Pen an g ,   Ma lay s ia   E m ail: n o r az izah . y u s o f f @ u s m . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   Ph o to v o ltaic  ( PV)   s y s tem s   a r in s tr u m en tal  in   ad v an cin g   g lo b al  s u s tain ab le  an d   clea n   en er g y   in itiativ es.  T h ese  s y s tem s   d ir ec tly   co n v e r s o lar   r a d iatio n   in to   elec tr icity ,   th er e b y   m itig ati n g   g r ee n h o u s g as   em is s io n s   an d   d ec r ea s in g   r eli an ce   o n   f o s s il  f u els.  T h r ap i d   ex p an s io n   o f   th PV  in d u s tr y   u n d er s co r es  its   cr itical  r o le  in   tr an s itio n in g   to war d s   g r ee n er   en e r g y   lan d s ca p [ 1 ] .   Ho wev er ,   co r ch allen g lies   in   th ef f icien h ar v esti n g   an d   co n v er s io n   o f   s o lar   en er g y   [ 2 ] .   PV  p an els  in h er en tly   g en er ate  d ir ec cu r r en ( DC )   p o wer .   Fo r   s ea m less   in teg r ati o n   in t o   ex is tin g   en er g y   i n f r as tr u ctu r [ 3 ] ,   th is   DC   p o we r   n ec ess itate s   ef f icien co n v er s io n ,   t y p ically   f ac ilit ated   b y   DC - DC   b o o s t c o n v er ter .   T h ef f icac y   o f   th is   co n v er te r   is   f u n d am en tal  t o   m ax im izin g   s o lar   e n er g y   u tili za tio n   an d   e n s u r in g   th e   co m m er cial  v iab ilit y   o f   PV  s y s tem s ,   as  it  elev ates  t h e   v o ltag to   lev els  s u itab le  f o r   g r id   in ter co n n ec tio n   o r   en e r g y   s to r ag e.   T ec h n ically ,   DC - DC   b o o s co n v er ter s   p r o v id s tab le  p o wer   s u p p ly   th r o u g h   o u tp u v o ltag r eg u latio n   an d   o v er all  s y s tem   p er f o r m a n ce   o p tim izatio n .   T h e y   also   in teg r ate  m ax im u m   p o wer   p o in t r ac k in g   ( MPPT)   alg o r ith m s ,   wh ich   ad ju s in p u 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 - 8 7 0 8         P erfo r ma n ce   ev a lu a tio n   o a   h ig h - g a in   5 0   W DC - DC   flyb a ck     ( Mu h a mma d   Ha feez Mo h a med   Ha r ir i )   4521   v o ltag to   m ax im ize  p o wer   ex tr ac tio n   f r o m   PV  p an els,  th er eb y   e n h an ci n g   e n er g y   h ar v est  an d   s y s tem   ef f icien cy   [ 4 ] .   W h ile  tr ad iti o n al  DC - DC   b o o s co n v er ter s   h av f o u n d   ex te n s iv ap p licatio n   in   p o wer   elec tr o n ics,  in clu d i n g   with in   PV  s y s tem s ,   th ey   f ac lim itati o n s   wh en   ap p lied   to   th u n iq u ch ar ac te r is tics   o f   PV - g en er ated   elec tr icity .   Sp e cif ically ,   PV  p an els  o f ten   p r o d u ce   lo w - v o ltag DC   p o we r   with   h ig h ly   v ar iab le   o u t p u t ,   c o n t i n g e n t   u p o n   f a c t o r s   s u c h   as   s o l a r   i r r a d i a n c e   a n d   e l e c t r ic a l   l o a d s .   T h i s   i n h e r e n t   v o l t a g e   f l u c t u at i o n   p o s e s   a   s i g n i f i c a n t   c h al l e n g e   f o r   c o n v e n t i o n a l   D C - DC   b o o s t   c o n v e r t e r s ,   as   t h e i r   e f f i c i e n c y   c a n   b e   c o m p r o m i s e d   w h e n   h a n d l i n g   t h e s e   l o w - v o l t ag e   i n p u t s .   C o n s e q u e n t l y ,   t h e r e   i s   a   c o m p e ll i n g   n e e d   f o r   a d v a n c e d ,   h i g h - g a i n   D C - D C   b o o s t   c o n v e r t e r s   e x p li c it ly   d e s i g n e d   f o r   P V   a p p li c a ti o n s .   T h e   li t e r at u r e   p r o p o s es   v ar i o u s   a p p r o a c h e s   t o   a c h i e v e   h i g h - v o l t a g e   g a i n   i n   D C - DC   c o n v e r t e r s ,   i n cl u d i n g   s i n g l e - e n d e d   p r i m a r y - i n d u c t o r   c o n v e r t e r s   ( S E P I C )   [ 5 ] ,   C u k   c o n v e r t e r s   [ 6 ] ,   v o l t a g e   m u l t i p l i e r   c el ls   [ 7 ] ,   c o u p l e d   i n d u c t o r s   [ 8 ] ,   s w i t c h e d   i n d u c t o r s   [ 4 ] ,   a n d   s w i t c h e d   c a p a c i t o r s   [ 9 ] .   T h e s e   c u tt i n g - e d g e   c o n v e r t e r s   a r e   m e t i c u lo u s l y   e n g i n e e r e d   t o   a c h i e v e   s u b s t a n t ia l   v o l t a g a m p l i f i c a ti o n   w h i l e   m a i n t ai n i n g   o p e r a t i o n a l   e f f i c i e n c y ,   e v e n   u n d e r   d y n a m i c   e n v i r o n m e n t a l   c o n d i t i o n s .   A s   s u c h ,   t h e y   e m e r g e   a s   a   c r it i c al   c o m p o n e n t   i n   e n h a n c i n g   t h e   p e r f o r m a n c e   a n d   e f f i c i e n c y   o f   P V   s y s t e m s ,   a   p a r a m o u n t   c o n c e r n   i n   a   w o r l d   s t r i v i n g   t o   m a x i m i z e   r e n e w a b l e   e n e r g y   u ti l i z at i o n .   T h is   r esear ch   in tr o d u ce s   u n iq u ap p r o ac h   b y   o p tim izin g   th co n v er te r ' s   d esig n   f o r   en h an ce d   ef f icien cy   a n d   s ca lab ilit y   u n d er   f lu ctu ati n g   in p u co n d iti o n s .   B y   th o r o u g h ly   a n aly zi n g   th c o n v e r ter 's   p er f o r m an ce   ac r o s s   v ar i o u s   o p er atio n al  p ar am eter s ,   we  p r o v id n ew   in s ig h ts   in t o   its   ef f icien cy ,   s tab ilit y ,   an d   p r ac tical  ap p licatio n   in   r ea l - w o r ld   r en ewa b le   en er g y   s etu p s .   T h is   r esear ch   f ills   a   g ap   in   t h liter atu r e   wh er e   f ew  s tu d ies  h av s y s tem atica lly   ex p lo r e d   h ig h - g ain   b o o s co n v er ter s   f o r   lo w - p o wer   p h o to v o ltaic  s y s tem s ,   o f f er in g   v alu ab le  d ata  th at  ca n   g u id f u t u r d esig n   im p r o v e m en ts   an d   im p lem en tatio n s .   T ab le  1   s u m m ar izes  r elev an t r esear ch   u n d e r tak en   b y   p r ev i o u s   r esear ch er s .         T ab le  1 .   co m p ar ativ a n aly s is   o f   th p r o p o s ed   r esear ch   wo r k   d if f e r s   f r o m   p r io r   s tu d ies    R e f e r e n c e   P u b l i s h e d   y e a r   To p o l o g y   A d v a n t a g e   D r a w b a c k s   [ 1 0 ]   2 0 2 4   Tw o - sw i t c h   f l y b a c k   mi c r o i n v e r t e r   S i n g l e   c o n t r o l   s i g n a l ,   g a l v a n i c   i so l a t i o n ,   a n d   s i mp l i c i t y   N o t   s u i t a b l e   f o r   h i g h   p o w e r   r a t i n g s a b o v e   4 0 0   W   [ 1 1 ]   2 0 2 4   M u l t i l e v e l   c u r r e n t - d r i v e n   DC - D C   c o n v e r t e r   H i g h   e f f i c i e n c y   w i t h   a n y   i n p u t   v o l t a g e   i n p u t   H i g h   c o m p l e x i t y ,   h i g h   c o st   [ 1 2 ]   2 0 2 4   Q u a d r a t i c   b o o st   c o n v e r t e r   C o n t i n u o u s c o n d u c t i o n   m o d e ,   c o m p a c t   c o n v e r t e r   d e s i g n   H i g h   c o m p l e x i t y ,   h i g h   c o m p o n e n t   c o u n t   [ 1 3 ]   2 0 2 3   H i g h - v o l t a g e   g a i n   s t e p - up   Lo w   v o l t a g e   s t r e ss  o n   d i o d e a n d   sw i t c h e s   H i g h   c o m p o n e n t   c o u n t ,   h i g h   c o m p l e x i t y   [ 1 4 ]   2 0 2 3   M a g n e t i c   c o u p l i n g   a n d   v o l t a g e   m u l t i p l i e r   Lo w   d u t y   c y c l e ,   h i g h   e f f i c i e n c y ,   l o n g   l i f e t i m e   c o m p o n e n t s wi t h   l o w   r i p p l e   S o f t   sw i t c h i n g   o p e r a t i o n   a b s e n t ,   l o w   o u t p u t   v o l t a g e   [ 1 5 ]   2 0 2 2   M o d i f i e d   B u c k - B o o s t   C o n v e r t e r   Lo w   d u t y   c y c l e ,   c o n t i n u o u s   i n p u t   c u r r e n t   H i g h   c o m p o n e n t   c o u n t   [ 1 6 ]   2 0 2 2   S e r i e LC - b a s e d   si n g l e - st a g e   b o o s t   c o n v e r t e r   w i t h   sw i t c h   c a p a c i t o r s   C o n t i n u o u s c o n d u c t i o n   m o d e ,   h i g h   e f f i c i e n c y   La r g e r   o v e r a l l   si z e   o f   t h e   sy st e m   [ 1 7 ]   2 0 2 2   F l y b a c k   mi c r o i n v e r t e r   H i g h   e f f i c i e n c y ,   l o w   l o sses   a n d   v o l t a g e   s t r e ss   C o m p l e x i t y ,   l a r g e   o v e r a l l   si z e   o f   t h e   s y s t e m   [ 1 8 ]   2 0 2 2   Th r e e - p h a s e   si n g l e - c a r r i e r   P W M   i n v e r t e r   G a l v a n i c   i s o l a t i o n ,   sma l l   p a ss i v e   e l e m e n t s   Lo w   g a i n ,   l o w   e f f i c i e n c y   [ 1 9 ]   2 0 2 1   D u a l - M o d e   r e s o n a n t   f l y b a c k   H i g h   e f f i c i e n c y ,   l o w   c o st   Le a k a g e   c u r r e n t   o b s e r v e d   a t   t h e   p r i mar y   s i d e   sw i t c h ,   f i x e d   v o l t a g e   i n p u t   [ 2 0 ]   2 0 2 1   M u l t i l e v e l   f l y b a c k   c o n v e r t e r   S i mp l e   d e si g n ,   g a l v a n i c   i so l a t i o n ,   m u l t i p l e   D C   o u t p u t s   H i g h   n u m b e r   o f   c o mp o n e n t s ,   l o w   p o w e r   o u t p u t   [ 2 1 ]   2 0 2 1   I n t e r l e a v e d   f l y b a c k   c o n v e r t e r   Lo w   c o s t ,   e a s y   c o n t r o l ,   g a l v a n i c   i s o l a t i o n   Lo w   p o w e r   d e n si t y   [ 2 2 ]   2 0 2 0   F l y b a c k   mi c r o - I n v e r t e r   S c a l a b i l i t y ,   i s o l a t e d   D C - D C   c o n v e r t e r   Lo w   e f f i c i e n c y ,   t w o - s t a g e   b o o s t   c o n v e r t e r       2.   P RO P O SE M E T H O DO L O G Y   Desig n in g   h ig h - g ain   DC - DC   co n v er ter   s y s tem   s p ec if ically   f o r   PV  ap p licatio n s   in v o lv es  a   s y s tem atic  ap p r o ac h .   I n itially ,   estab lis h in g   clea r   s y s te m   r eq u ir em en ts ,   in clu d in g   in p u an d   o u tp u t   s p ec if icatio n s ,   ef f icien cy   tar g ets,  an d   an y   co n s tr ain ts ,   is   v it al.   Var io u s   f ac to r s   n ee d   to   b co n s id er ed ,   s u ch   as  ef f icien cy ,   co n tr o co m p lex ity ,   an d   co m p o n en s tr ess .   T h d esig n   r eq u ir em e n ts   an d   co m p o n en s elec tio n   f o r   b o th   b o o s co n v er ter s   ar c alcu lated ,   f o llo wed   b y   s im u latio n .   T h p r o p o s ed   d esig n   is   s im u lated   u s in g   s o f twar to   e n s u r c o r r ec f u n ctio n ality .   Du r in g   th e   f in al   s tag e,   th e   h ar d war will  b e   f ab r icate d   to   ass ess   th e   p er f o r m an ce   o f   b o th   c o n v e r te r s .   Fig u r 1   s h o ws  b lo ck   d i ag r am   illu s tr atin g   th p r o p o s ed   s tan d - alo n PV  s y s tem   in co r p o r ate d   with   D C - DC   b o o s t c o n v er ter .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 :   4 5 2 0 - 4 5 3 0   4522   T h is   r esear ch   f o c u s es  o n   th d esig n   o f   a   s tan d ar d   s tan d - al o n DC   b o o s co n v er ter ,   as  d ep icted   in   Fig u r 2 ,   alo n g   with   an   in n o v ativ h ig h - g ain   DC - DC   b o o s co n v er ter ,   b o th   r ated   f o r   p o wer   o u tp u o f   5 0   W.   As  d ep icted   in   Fig u r 3 ,   t h f ly b ac k   b o o s co n v e r ter   u s es  co m b in atio n   o f   f ly b ac k   tr a n s f o r m er   an d   b o o s co n v er ter   p r in cip les  to   elev at th v o ltag e.   I o p er ates  b y   s to r in g   en e r g y   i n   th tr an s f o r m er ' s   m ag n etic  f ield   d u r in g   th e   in itial  p a r o f   ea c h   s witch in g   c y cle,   s u b s eq u e n tly   tr an s f er r in g   th is   s to r ed   en er g y   to   th l o ad   th r o u g h   its   s ec o n d ar y   win d in g ( s )   in   th latter   h alf .       PV + - + - B a t t e r B a n k DC     D C   B o o st   C o n ver t e r V PV V DC I PV C   Load     Fig u r 1 .   b lo ck   d iag r am   illu s tr atin g   th p r o p o s ed   s tan d - alo n PV sy s tem           Fig u r 2 .   C o n v en tio n al  DC - D C   b o o s t c o n v er te r           Fig u r 3 .   Fly b ac k   b o o s t c o n v e r ter   [ 2 3 ]       Fly b ac k   tr an s f o r m er s   s tan d   o u d u to   t h eir   g a p p ed - co r d esig n ,   wh ic h   en a b les  th e m   to   s to r e   s ig n if ican en er g y   with o u e x p er ien cin g   co r s atu r atio n .   T h is   ca p ab ilit y   d if f er e n tiates  th em   f r o m   o th e r   co n v er ter   ty p es,  lik e   f o r war d - m o d c o n v e r ter s ,   wh er e   en e r g y   tr a n s f er s   d ir ec tly   f r o m   t h p r im a r y   to   th e   s ec o n d ar y   win d in g   with o u s u b s tan tial  en er g y   s to r ag in   th co r e.   Of ten   r ef er r ed   to   as  co u p led   in d u ct o r s   b ec au s o f   th is   g ap p e d - co r c o n s tr u ctio n ,   f l y b ac k   tr a n s f o r m er s   ar h ig h ly   ef f icie n at  s to r in g   an d   tr a n s f er r in g   en er g y .   T h is   m ak es  th em   id ea f o r   ap p licatio n s   th at  n ee d   e f f icien v o ltag co n v e r s io n   an d   co m p ac d esig n ,   s u ch   as  p o wer   s u p p lies   f o r   co n s u m er   elec tr o n ics  an d   in d u s t r ial  eq u ip m en t.  T ab le  2   p r o v i d es  th p ar am eter s   n ec ess ar y   to   b o o s 2 4   DC   in p u t o   6 0   DC   o u tp u t,  m ain tain in g   p o wer   r atin g   o f   5 0   W   with   an   o u tp u t   v o ltag r ip p le  o f   5 %.   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 - 8 7 0 8         P erfo r ma n ce   ev a lu a tio n   o a   h ig h - g a in   5 0   W DC - DC   flyb a ck     ( Mu h a mma d   Ha feez Mo h a med   Ha r ir i )   4523   T ab le  2 .   Desig n ated   lis t o f   p ar am eter s   f o r   b o th   ty p es o f   co n v er ter s   P a r a me t e r s   Ty p e   o f   D C - D C   b o o s t   c o n v e r t e r   C o n v e n t i o n a l   P r o p o se d   f l y b a c k   D u t y   c y c l e   0 . 7 6   0 . 5 5   M a i n   c o n t r o l l e r   TL4 9 4   LT3 7 5 1   M O S F ET   I R F 5 4 0 N   I R F 4 6 6 8   I n d u c t o r   c u r r e n t   4 . 1 7 A   2 . 9 3   A   I n d u c t o r   47   µH   -   C a p a c i t o r   4 . 7 0   µF   4 . 7 0   µF   Tr a n sf o r mer  r a t i o   -   1 : 1 0   t u r n   r a t i o   I n p u t   v o l t a g e   24   V   12 - 36   V   O u t p u t   v o l t a g e   60   V   3 0 0   V   O u t p u t   v o l t a g e   r i p p l e   5%   5%   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y   1 0 0   k H z   2 6   k H z   P o w e r   r a t i n g   50   W   50   W       L T s p ice ,   v er s atile  an d   f r ee   S PICE  s im u lato r ,   f ea tu r es  an   i n teg r ated   s ch em atic  ca p tu r e.   T h is   allo ws   u s er s   to   d ir ec tly   em b ed   s im u latio n   co m m an d s   an d   p ar am ete r s   as  tex o n   th s ch em atic  u s i n g   s tan d ar d   SP I C E   s y n tax .   User s   ca n   ea s ily   v is u a lize  cir cu it  b eh av io r   b y   p lo ttin g   wav ef o r m s   o f   cir c u it  n o d es  an d   d e v ice  cu r r e n ts   with   s im p le  click ,   eith er   d u r in g   o r   af ter   s im u latio n .   I n i tially   cr ea ted   b y   L i n ea r   T ec h n o lo g y   f o r   in ter n a l   h ig h - p e r f o r m an ce   a n alo g   p r o d u ct  d esig n ,   L T s p ice  o f f e r s   v ast  lib r ar y   o f   co m p o n e n ts   an d   p r o d u ct  m o d els   th at  en ab le  co n f id e n s im u latio n   o f   An alo g   Dev ices  ( ADI )   p r o d u cts  with o u licen s in g   r e s tr ictio n s .   Fig u r 4   s h o ws  th f in al   p r o d u ct   o f   th e   p r o p o s ed   h ig h - g ain   DC - DC   b o o s co n v er ter .   Fo r   th e   d esig n ,   Or C AD  C ad en ce   is   em p lo y ed   f o r   3 p r in ted   ci r cu it  b o ar d   ( PC B )   d esig n   an d   g en er atin g   th n ec ess ar y   m a n u f ac tu r i n g   f iles ,   as  d ep icted   in   Fig u r 4 ( a) .   B ef o r PC B   g o es  in to   p r o d u ctio n ,   cr ea tin g   a   p r o to ty p e   is   cr u cial   f o r   ev alu atio n   an d   ass es s m en t.  T h is   p r o t o ty p in g   p r o ce s s ,   wh ich   i n clu d es  cir c u it  d esig n ,   PC B   f ab r icatio n ,   ele ctr o n ic  co m p o n en t   p r o cu r em en t,   an d   f u n ctio n al   test in g ,   is   tim e - c o n s u m in g   an d   r eso u r ce - in te n s iv e,   b u e s s en tial  f o r   tim el y   p r o d u ct  d ev elo p m en t.  T o   r e d u ce   elec tr o m ag n etic  in ter f e r e n ce   ( E MI )   o n   t h PC B ,   s ev er al  tech n iq u es  ar im p lem en ted .   T h ese  in clu d u s in g   s u r f ac m o u n d ev ices  ( SMDs),   o p tim izin g   p o wer   d eliv er y ,   s tr ateg ically   p lacin g   f er r ite  b ea d s   an d   b y p ass   ca p ac ito r s ,   ap p ly in g   PC B   b o ar d   zo n in g ,   an d   u tili zin g   v ia  s h ield in g   an d   s titch in g .   T h co m p leted   p r o to ty p o f   t h p r o p o s ed   c o n v e r ter   is   s h o wn   in   Fig u r 4 ( b ) .           ( a)   ( b )     Fig u r 4 .   Fin al  p r o d u ct  o f   t h p r o p o s ed   h ig h - g ain   DC - DC   b o o s t c o n v er te r   ( a)   3 lay o u t o f   p r o p o s ed   b o o s co n v er ter   an d   ( b )   p r o to t y p o f   p r o p o s ed   b o o s t c o n v e r ter       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   Fig u r 5   d is p lay s   th o u tp u v o ltag wav e f o r m s   f o r   b o th   t h co n v en tio n al   an d   p r o p o s e d   DC - DC   b o o s co n v er ter s .   T h h o r iz o n tal  ax is   r ep r esen ts   tim e   in   m il lis ec o n d s   ( m s ) ,   wh ile   th v er t ical  ax is   in d icate s   v o ltag in   v o lts   ( V) .   Fig u r e   5 ( a)   s h o ws  th o u tp u v o ltag e   o f   th e   co n v en tio n al  DC - DC   b o o s co n v e r ter   u p o n   s tar tu p .   T h v o ltag r is es  f r o m   0   to   ab o u 6 0   with in   4 . 5   m illi s ec o n d s ,   th en   s tab ilizes   at  6 0   V,   co n f ir m in g   th cir cu it  s u cc ess f u lly   ac h iev ed   its   tar g et  o u tp u t.  C o n v er s ely ,   Fig u r 5 ( b )   illu s tr ates  th o u tp u v o ltag o f   th e   p r o p o s ed   co n v er ter .   Her e,   th v o ltag e   clim b s   f r o m   0   V   to   ap p r o x im ately   3 0 0   w ith in   th in itial  1 2   m illi s ec o n d s ,   s u b s eq u en tly   s tab ilizin g   at  3 0 0   V,   in d icatin g   it  also   s u cc ess f u lly   r ea ch ed   its   d esire d   o u tp u v o ltag e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 :   4 5 2 0 - 4 5 3 0   4524       ( a)   ( b )     Fig u r 5 .   Ou t p u t v o ltag o f   c o n v er ter s   in   L T s p ice  e n v ir o n m en t   ( a)   c o n v en tio n al  DC - DC   b o o s t c o n v er te r   an d   ( b )   p r o p o s ed   DC - DC   b o o s t c o n v er ter       Nex t,  Fig u r 6   s h o ws  th MO SF E T   d r ain - s o u r ce   v o ltag ( Vd s )   wav ef o r m   d u r in g   s witch in g   f o r   b o th   th co n v en tio n al  an d   p r o p o s ed   b o o s co n v er ter s .   T h wav ef o r m ' s   p er io d ic  n atu r co n f ir m s   th MO SF E T ' s   r eg u lar   s witch in g   o p er atio n .   I n   Fig u r 6 ( a) ,   th co n v en tio n al  b o o s co n v er ter ' s   MO SF E T   ex h ib its   Vd s   o f   n ea r ly   0   w h en   o n ,   in d icate d   b y   th f lat  s ec tio n s   at  th b o tt o m   o f   t h g r a p h .   W h en   t h M OSFET   is   o f f ,   Vd s   r is es  to   ap p r o x im ately   6 3   V.   Similar ly ,   Fig u r e   6 ( b )   d is p l ay s   th Vd s   wav ef o r m   f o r   t h p r o p o s ed   b o o s co n v er ter .   Her e,   Vd s   also   d r o p s   clo s to   0   wh en   th MO SF E T   is   o n ,   an d   in cr ea s es to   ar o u n d   5 4   wh en   it' s   o f f .   B o th   MO SF E T s   o p er ate  at  s witch in g   f r eq u e n cy   o f   ab o u 2 6   k Hz  with   4 0 d u ty   cy cle  u n d er   t h e   th er m al  d esig n   cu r r e n lo ad .   B ased   o n   th ese  f in d in g s ,   it   i s   r e co m m en d e d   to   u s MO SF E T   with   Vd s   r atin g   ex ce ed in g   7 0   to   en s u r s af o p er atio n .           ( a)   ( b )     Fig u r 6 .   MO SF E T   Vd r ain - s o u r ce   v o ltag e   o f   b o o s t c o n v er te r s   in   L T s p ice   ( a)   c o n v en tio n al   DC - DC   b o o s c o n v er ter   an d   ( b )   p r o p o s ed   D C - DC   b o o s co n v er ter       Fig u r 7   illu s tr ates  th r elatio n s h ip   b etwe en   in p u p o w er ,   o u tp u p o wer ,   a n d   h ea t   lo s s   in   a   co n v en tio n al  b o o s co n v er ter   ac r o s s   d if f e r en o u tp u cu r r e n lev els.  T h is   test   m ain tai n s   co n s tan o u t p u t   v o ltag o f   6 0   wh ile  v ar y in g   th o u tp u cu r r en f r o m   0 . 1 0   to   0 . 9 0   A.   As  th o u tp u c u r r en in cr ea s es,  b o th   th in p u an d   o u tp u p o wer   al s o   r is e.   T h e   d if f e r en ce   b etwe en   th i n p u t   an d   o u t p u p o wer   r ep r esen ts   th h ea g en er ated   d u to   th co n v e r ter ' s   in ef f icien cy .   T h is   p o wer   d is p ar ity ,   an d   th u s   th h ea g en er ated ,   b ec o m es  m o r p r o n o u n ce d   at  h ig h e r   o u tp u cu r r en ts .   T h is   in d icate s   th at  m o r p o wer   is   waste d   as  h ea wh en   th co n v er ter   o p er ates u n d er   h ea v ier   cu r r en t l o ad s .   Fig u r 8   illu s tr ates  th ef f icie n cy   o f   th e   p r o p o s ed   b o o s co n v er ter   ac r o s s   v ar y in g   lo ad   c u r r en ts   f o r   th r ee   d if f e r en in p u v o ltag es,   n am ely   1 2 ,   2 4 ,   an d   3 6   V.   Fo r   1 2   V   in p u t,  e f f icien cy   s tar ts   at  ap p r o x im ately   7 0 % a t a   0 . 0 2 5 - am p   lo a d ,   clim b s   to   ab o u t 7 5 % a t 0 . 0 5   am p s ,   an d   th en   eith er   s tab ilizes o r   s lig h tly   d r o p s   as th e   lo ad   r ea c h es  0 . 0 7 5   am p s .   W ith   2 4   V   in p u t,  th e   co n v er ter   b eg in s   with   a   h ig h er   ef f icien c y   o f   ar o u n d   7 5 at   0 . 0 2 5   a m p s   an d   s tead ily   in c r ea s es  to   r o u g h ly   8 5 at  0 . 0 7 5   am p s ,   d e m o n s tr atin g   s u p er io r   p er f o r m an ce   V o lta g e   V o lta g e   V o lta g e   V o lta g e   T im e   T im e   T im e   T im e   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 - 8 7 0 8         P erfo r ma n ce   ev a lu a tio n   o a   h ig h - g a in   5 0   W DC - DC   flyb a ck     ( Mu h a mma d   Ha feez Mo h a med   Ha r ir i )   4525   co m p ar ed   t o   th 1 2   in p u t.  T h 3 6 in p u s h o ws  s im ilar   s tar tin g   ef f icien cy   o f   ab o u 7 5 at  0 . 0 2 5   am p s ,   s tead ily   r is in g   to   ar o u n d   8 2 at  0 . 0 7 5   am p s .   Ov er all,   t h d ata  clea r ly   in d icate s   th at  th v o ltag r e g u lato r   o p er ates  m o r ef f icien tly   with   h ig h er   in p u v o ltag es  ( 2 4   a n d   3 6   V)   co m p ar ed   to   th 1 2   in p u t.  Gen er ally ,   as  th lo ad   cu r r en in cr ea s es,  ef f icien cy   im p r o v es  ac r o s s   all  in p u v o ltag es.  No tab ly ,   th 2 4   in p u ac h iev es  th h ig h est  ef f icien c y   at   m ax im u m   lo a d ,   cl o s ely   f o llo wed   b y   th e   3 6   V   in p u t,  with   th 1 2   V   in p u tr ailin g   b eh in d .   T h is   c h ar u n d e r s co r e s   th at  u tili zin g   h ig h e r   in p u t   v o ltag es  f o r   th v o ltag e   r eg u lato r   lead s   to   im p r o v e d   ef f icien cy ,   esp ec ially   u n d er   in cr ea s ed   lo ad   cu r r en ts .           Fig u r 7 .   I n p u p o wer   a n d   o u t p u t p o wer   v s   cu r r e n t a t d if f er e n t in p u v o ltag es o f   t h p r o p o s ed   b o o s t c o n v er ter           Fig u r 8 .   E f f icien cy   v s   lo ad   c u r r en o f   th p r o p o s ed   b o o s t c o n v er ter       T ab le  3   d etails  th e   ex p er im en t al  r esu lts   r eg ar d in g   th e   in p u an d   o u tp u t   v o ltag r ip p le   ch ar ac ter is tics   o f   b o th   t h co n v en tio n al  a n d   p r o p o s ed   co n v e r ter s   u n d e r   v a r y in g   lo a d   co n d itio n s .   At  m in im al  o u tp u v o ltag lo ad s ,   th co n v en tio n al   b o o s co n v er ter   s h o ws  h i g h er   o u tp u v o ltag r i p p le,   m ain ly   b e ca u s its   ca p ac ito r   d is ch ar g es  m o r e   s lo wly .   I n   co n tr ast,  th p r o p o s ed   d esig n   m a n ag es  to   k ee p   th e   r ip p le   lo wer   th r o u g h   o p tim ized   co n tr o m ec h an is m s .   Un d er   th th er m al  d esig n   c u r r en t   lo ad ,   th p r o p o s ed   co n v er ter   f u r th e r   r ed u ce s   r ip p le   b y   im p r o v in g   its   e n er g y   s to r ag e   an d   s witch in g   ef f icien c y .   Fin ally ,   at  m a x im u m   lo ad ,   th e   co n v en tio n al   co n v er ter   ex p er ien ce s   i n cr ea s ed   r ip p le   d u to   h ig h   c u r r en t   d em a n d ,   w h ile  th e   p r o p o s ed   d esig n   en s u r es  b etter   d y n a m ic  s tab ilit y .     72.0% 74.0% 76.0% 78.0% 80.0% 82.0% 84.0% 86.0% 88.0% 90.0% 0.1 0 0.2 0 0.3 0 0.4 0 0.5 0 0.6 0 0.7 0 0.8 0 0.9 0 E f f ici e n cy Cu rr e n ( A ) Effi cien cy  v s.   Cu rr en o V o ltag Reg u la to r Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 :   4 5 2 0 - 4 5 3 0   4526   T ab le  3 .   C o m p a r is o n   o f   p ar am eter s   f o r   b o t h   ty p es o f   co n v er t er s     C o n v e n t i o n a l   b o o s t   P r o p o se d   b o o s t   O u t p u t   v o l t a g e   r i p p l e   a t   mi n i ma l   l o a d             O u t p u t   v o l t a g e   r i p p l e   a t   t h e r mal   d e si g n   c u r r e n t   l o a d             O u t p u t   v o l t a g e   r i p p l e   a t   max i mu m l o a d             I n p u t   v o l t a g e   r i p p l e   a t   mi n i ma l   l o a d             I n p u t   v o l t a g e   r i p p l e   a t   t h e r mal   d e si g n   c u r r e n t   l o a d             I n p u t   v o l t a g e   r i p p l e   a t   max i mu m l o a d             M O S F ET  d r a i n   t o   s o u r c e   v o l t a g e         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 - 8 7 0 8         P erfo r ma n ce   ev a lu a tio n   o a   h ig h - g a in   5 0   W DC - DC   flyb a ck     ( Mu h a mma d   Ha feez Mo h a med   Ha r ir i )   4527   F o r   i n p u t   v o l t ag e   r i p p l e ,   th e   c o n v en t i o n a l   c o n v e r t er   e x h i b i t s   h ig h er   r ip p le   a t   m in im a l   l o ad s   b e c au s e   o f   r e d u c e d   i n d u c to r   c u r r e n t   f l o w.   C o n v er s e l y ,   t h p r o p o s e d   d e s i g n   a ch i ev e s   l o w e r   r ip p l t h r o u g h   a n   im p r o v e d   i n d u c t o r   an d   m o r e f f e c t iv e   c o n t r o s t r at e g y .   Un d er   b o th   th er m a an d   m ax i m u m   lo ad   c o n d i t i o n s ,   th e   p r o p o s e d   c o n v e r t er   co n t in u e s   t o   m a in t a i n   lo w e r   r i p p l e ,   t h a n k s   t o   i t s   e f f ic i e n t   p o w er   f a c to r   c o r r e c t i o n   an d   o p t im i z ed   i n p u t   c u r r en t   co n tr o l .   R e g a r d i n g   t h e   M O S F E T   d r a in - to - s o u r ce   v o l t ag e   ( V d s ) ,   t h c o n v e n t io n a l   b o o s t   co n v e r ter   ex p er i en c e s   h i g h e r   v o l t ag s p i k e s   an d   o s c i l la t i o n s .   T h e s e   a r e   ca u s ed   b y   a b r u p t   s w i t ch i n g   ev e n t s ,   wh i c h   c a n   p u t   s i g n i f i c an t   s t r e s s   o n   th e   co m p o n e n t s .   I n   s h a r p   c o n t r a s t ,   t h p r o p o s ed   f ly b a ck   b o o s t   co n v e r t er   e f f e c t i v e l y   r e d u c e s   t h e s e   s p i k e s .   I t   ac h i ev e s   t h i s   b y   i m p r o v in g   i t s   t r a n s i en t   r e s p o n s e   an d   im p le m e n t in g   a   m o r e   c o n t r o l l e d   s w i t c h i n g   b e h a v io r ,   u l t i m a te l y   e n h a n c i n g   t h e   s y s t e m 's   r e l i a b i l i ty .   T ab le  4   o f f er s   a   co m p a r ativ an aly s is   o f   th e   p r o p o s ed   b o o s co n v er ter   ag ain s s ev e r al  o th er   co n v er ter s ,   e v alu atin g   f ac t o r s   s u ch   as  co m p o n en co u n t,  v o ltag s tr ess ,   v o ltag g ain ,   s witch in g   f r eq u en cy ,   p ea k   ef f icien cy ,   a n d   m ax im u m   o u tp u v o ltag ac r o s s   d if f er en in p u v o ltag es.  T h p r o p o s ed   co n v er te r   d is tin g u is h es  its elf   with   th e   l o west  to tal  n u m b er   o f   co m p o n en ts .   A   k ey   o b jectiv f o r   b o o s co n v er ter s   is   v o ltag g ain ,   an d   h e r e,   th p r o p o s ed   d esig n   ex ce ls   b y   ac h iev in g   v o ltag g ain   o f   2 5   at  3 0 0   o u tp u t,   s u r p ass in g   alter n ativ es r ec en tly   s u g g ested   b y   o th er   r esear ch er s .   T h p r o p o s ed   b o o s t c o n v e r ter   was te s ted   with   in p u DC   v o ltag es   o f   1 2 ,   2 4 ,   a n d   3 6   V,   u tili zin g   6   elec tr o n ic   co m p o n en ts .   W h en   o p e r atin g   with   1 2   V   in p u t,   it  g en er ated   3 0 0   DC   o u t p u t,  r esu ltin g   in   a   v o ltag g ai n   o f   2 5 ,   th h ig h est  am o n g   al test ed   co n v er ter s .   Ho wev er ,   th is   co n f ig u r atio n   y ield ed   th lo west  ef f icien c y   at  7 8 . 0 an d   m a x im u m   p o wer   r atin g   o f   o n ly     25   W   d u to   in cr ea s ed   in p u cu r r en at  lo wer   in p u v o ltag es,  lead in g   to   tr an s f o r m er   o v er h ea tin g   an d   h i g h - p o wer   lo s s .   I o p er ated   at  2 6   k Hz  with   0 . 5 2   d u ty   c y cle.   C o n v er s ely ,   with   3 6   in p u t,  it  p r o d u ce d   3 0 0   DC   o u tp u t,  y ield in g   v o ltag g ain   o f   8 . 3 3 .   T h is   s etu p   ac h iev ed   an   ef f icien c y   o f   8 2 . 2 an d   m ax im u m   p o wer   r atin g   o f   5 0   W .   Ho we v er ,   h ig h er   in p u v o ltag ca n   lead   to   in cr ea s ed   p r im ar y   cu r r en ( d u e   to   Oh m ' s   law  an d   tr an s f o r m er   d esig n ) ,   p o ten tially   ca u s in g   co r e   s atu r a tio n   an d ,   o v er   p r o lo n g ed   o p e r atio n ,   in ef f icien cies   an d   cir cu it  o v er h ea tin g   as  th m ag n etic  f lu x   r ea ch es  its   lim it.  T h 2 4   DC   in p u p r o v ed   to   b th o p tim u m   o p er atin g   v o ltag e.   I d eliv e r ed   3 0 0   DC   o u tp u with   v o ltag g ain   o f   1 2 . 5 0 ,   o p er atin g   at  2 6   k Hz  with   a   0 . 3 9   d u ty   c y cle.   T h is   co n f ig u r atio n   ac h ie v ed   p ea k   ef f ic ien cy   o f   8 4 . 3 an d   m a x im u m   r ated   p o wer   o f   50   W .   I n   s u m m ar y ,   th p r o p o s ed   b o o s co n v e r ter   s u c ce s s f u lly   ac h iev ed   th r ese ar ch   o b jectiv b y   d em o n s tr atin g   g r ea ter   v o ltag g ain   co m p a r ed   to   o th e r   b o o s co n v er ter s ,   alb eit  with   s lig h tly   lo wer   ef f icien c y   in   s o m o p e r atin g   co n d itio n s .         T ab le  4 .   p e r f o r m an ce   v alid a tio n   o f   p r o p o s ed   s y s tem   with   alm o s t similar   r esear ch   wo r k   P a r a me t e r s   P r o p o se d   b o o s t   c o n v e r t e r   12   i n p u t   P r o p o se d   b o o s t   c o n v e r t e r   24   i n p u t   P r o p o se d   b o o s t   c o n v e r t e r   36   i n p u t   [ 2 4 ]   [ 1 6 ]   [ 1 2 ]   [ 1 4 ]   N o .   o f   sw i t c h e s   1   1   1   2   1   1   1   N o .   o f   d i o d e s   1   1   1   3   1   5   3   N o .   o f   c a p a c i t o r s   3   3   3   3   2   3   4   N o .   o f   i n d u c t o r s   1   1   1   2   1   3   2   V o l t a g e   s t r e ss   9 3 . 8   V   5 9 . 3   V   6 9 . 9   V   1 6 1   V   1 0 6   V   60   V   51   V   V o l t a g e   i n p u t   12   V   24   V   36   V   22   V   50   V   20   V   20   V   V o l t a g e   o u t p u t   3 0 0   V   3 0 0   V   3 0 0   V   1 1 0   V   3 6 0   V   1 9 5   V   1 5 0   V   V o l t a g e   g a i n   25   1 2 . 5 0   8 . 3 3   5   7 . 2   9 . 7 5   7 . 5   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y   26   k H z   26   k H z   26   k H z   1 0 0   k H z   70   k H z   50   k H z   25   k H z   D u t y   c y c l e   0 . 5 2   0 . 3 9   0 . 3 4   0 . 5 4   0 . 5 1   0 . 7 0   0 . 6 1   P e a k   e f f i c i e n c y   7 8 . 0 %   8 4 . 3 %   8 2 . 2 %   9 0 %   8 2 . 3 %   9 0 %   9 6 %   M a x i m u m   r a t e d   p o w e r   25   W   50   W   50   W   65   W   80   W   1 3 0   W   1 5 0   W       4.   CO NCLU SI O N   T h is   r esear ch   in tr o d u ce s   u n iq u p e r f o r m an ce   e v alu atio n   o f   a   h ig h - g ain   DC - DC   f ly b ac k   b o o s co n v er ter ,   s p ec if ically   d esig n e d   f o r   lo w - p o wer   p h o to v o ltaic  ap p licatio n s .   T h r o u g h   co m p r e h en s iv th eo r etica l   an aly s is ,   s im u latio n s ,   an d   ex p er im en tal  v alid atio n ,   t h r esear ch   u n v eils   d is tin ctiv co n v er ter   d esig n   t h at   ac h iev es  r em ar k a b le  v o ltag g ain   o f   2 5 ,   o f f er i n g   en h an c ed   ef f icien cy ,   s ca lab ilit y ,   an d   p er f o r m an ce   ev e n   u n d er   v ar y in g   in p u v o ltag es.   p r o to ty p o f   th is   h ig h - g ai n   DC - DC   f ly b ac k   b o o s co n v er ter   was  f ab r icate d   o n   1 0 0 × 100   m m   b o ar d ,   d esi g n ed   t o   g e n er ate  v o ltag o u tp u o f   3 0 0   with   a   5 0   W   p o wer   r atin g ,   u s in g   in p u v o ltag es  b etwe en   1 2   an d   3 6   V.   T h p r o p o s ed   c o n v er ter   d em o n s tr ated   h ig h   v o ltag g ain   o f   2 5   at     12   V   in p u t,  th o u g h   with   r ed u ce d   p o wer   r atin g   o f   1 5   W ,   a n d   r ea ch ed   p ea k   ef f icien c y   o f   8 4 . 3 0 at  2 4   in p u t.  Un lik tr a d itio n al  d esig n s   o r   th o s f o cu s ed   o n   h ig h er - p o we r   ap p licatio n s   co m m o n ly   f o u n d   in   th e   liter atu r e,   th is   r esear ch   f ills   an   im p o r tan g a p   b y   o p tim izin g   co n v e r ter s   f o r   s m all - s ca le  r en ewa b le  en er g y   s y s tem s .   T h co n v er ter s   p er f o r m a n ce ,   p ar ticu lar ly   u n d e r   f lu ctu atin g   in p u co n d itio n s ,   p r o v id es  cr u cial   in s ig h ts   in to   its   ef f icien cy ,   s tab ilit y ,   an d   r ea l - w o r ld   ap p licab ilit y   in   p h o to v o ltaic  s etu p s .   T h is   r esear ch   o f f er s   a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 :   4 5 2 0 - 4 5 3 0   4528   f r esh   p er s p ec tiv e   o n   ev alu ati n g   p r ev io u s   m o d els  b y   d em o n s tr atin g   im p r o v ed   en er g y   co n v er s io n ,   lay in g   th e   g r o u n d wo r k   f o r   f u tu r a d v an ce m en ts   in   p o wer   co n v er s io n   s y s tem s   f o r   r en ewa b le   en er g y .   I r e d ef in es  th e   u n d er s tan d i n g   o f   en e r g y   c o n v er s io n   ef f icien cy   in   s m all - s ca le  p h o to v o ltaic  ap p licatio n s   an d   p av es  th way   f o r   f u r th er   i n n o v atio n s   in   th r en e wab le  en er g y   f ield .       ACK NO WL E DG M E N T S   T h is   wo r k   was su p p o r ted   b y   Un iv er s iti Sain s   Ma lay s ia .       F UNDING   I NF O R M A T I O   T h is   wo r k   was  s u p p o r te d   b y   Un i v er s iti  Sain s   Ma lay s ia,   Sh o r t - T er m   Gr an t   with   P r o ject  No :   3 0 4 /PEL E C T /6 3 1 5 7 7 6 .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id 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 .     Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Mu h am m ad   Haf ee Mo h am ed   Har ir i                               L im   Kea n   B o o n                               T o le  Su tik n o                               No r   Aziz ah   Mo h d   Yu s o f f                                 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   s tate  n o   co n f lict o f   in ter est.       DATA AV AI L AB I L I T   Data   av ailab ilit y   d o es n o t a p p l y   to   th is   p ap e r .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   C .   M .   S .   K u mar  e t   a l . S o l a r   e n e r g y :   A   p r o m i si n g   r e n e w a b l e   s o u r c e   f o r   me e t i n g   e n e r g y   d e ma n d   i n   I n d i a n   a g r i c u l t u r e   a p p l i c a t i o n s,   S u s t a i n a b l e   E n e rg y   T e c h n o l o g i e a n d   Assessm e n t s ,   v o l .   5 5 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . se t a . 2 0 2 2 . 1 0 2 9 0 5 .   [ 2 ]   M .   V e n k a t e sa n   e t   a l . A   r e v i e w   o f   c o m p e n sa t i o n   t o p o l o g i e a n d   c o n t r o l   t e c h n i q u e o f   b i d i r e c t i o n a l   w i r e l e ss  p o w e r   t r a n sf e r   sy st e ms f o r   e l e c t r i c   v e h i c l e   a p p l i c a t i o n s,   E n e r g i e s ,   v o l .   1 5 ,   n o .   2 0 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 5 2 0 7 8 1 6 .   [ 3 ]   S .   F o l mer   a n d   R .   S t a l a ,   DC - D C   h i g h   v o l t a g e   g a i n   sw i t c h e d   c a p a c i t o r   c o n v e r t e r   w i t h   m u l t i l e v e l   o u t p u t   v o l t a g e   a n d   z e r o - v o l t a g e   sw i t c h i n g ,   I EEE   Ac c e ss ,   v o l .   9 ,   p p .   1 2 9 6 9 2 1 2 9 7 0 5 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 1 . 3 1 1 1 5 4 6 .   [ 4 ]   M .   A .   S a l v a d o r ,   J .   M .   D e   A n d r a d e ,   T .   B .   L a z z a r i n ,   a n d   R .   F .   C o e l h o ,   N o n i s o l a t e d   h i g h - st e p - u p   D C - D C   c o n v e r t e r   d e r i v e d   f r o m   sw i t c h e d - i n d u c t o r a n d   sw i t c h e d - c a p a c i t o r s,   I EE T r a n s a c t i o n o n   I n d u st r i a l   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   6 7 ,   n o .   1 0 ,   p p .   8 5 0 6 8 5 1 6 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 1 9 . 2 9 4 9 5 3 5 .   [ 5 ]   B .   B .   B a l i w a n t ,   A .   R .   G o t h a n e ,   a n d   V .   B .   W a g h mar e ,   H a r d w a r e   i m p l e m e n t a t i o n   o f   D C - D C   S EPI C   c o n v e r t e r   f o r   a p p l i c a t i o n o f   r e n e w a b l e   e n e r g y   u si n g   P W M   b a se d   c h a r g e   c o n t r o l l e r ,   i n   Pro c e e d i n g o f   t h e   3 rd   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   El e c t r o n i c s   a n d   C o m m u n i c a t i o n   a n d   Ae r o s p a c e   T e c h n o l o g y ,   I C E C 2 0 1 9 ,   2 0 1 9 ,   p p .   5 6 2 5 6 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C E C A . 2 0 1 9 . 8 8 2 2 2 2 9 .   [ 6 ]   B .   T.   R a o   a n d   D .   D e ,   A d d i t i o n a l   v o l t a g e   a ssi s t e d   h i g h   g a i n   D C - D C   c o n v e r t e r   w i t h   m o d i f i e d   č u k   c o n f i g u r a t i o n ,   i n   2 0 2 0   I EE E   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   Po w e E l e c t r o n i c s ,   S m a rt   G ri d   a n d   R e n e w a b l e   E n e r g y ,   PE S G RE   2 0 2 0 ,   2 0 2 0 ,   p p .   1 6 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / P ESG R E 4 5 6 6 4 . 2 0 2 0 . 9 0 7 0 3 4 3 .   [ 7 ]   A .   A l z a h r a n i ,   M .   F e r d o w si ,   a n d   P .   S h a ms i ,   H i g h - v o l t a g e - g a i n   D C D C   st e p - u p   c o n v e r t e r   w i t h   b i f o l d   d i c k s o n   v o l t a g e   m u l t i p l i e r   c e l l s,   I EE T ra n s a c t i o n o n   P o w e El e c t r o n i c s ,   v o l .   3 4 ,   n o .   1 0 ,   p p .   9 7 3 2 9 7 4 2 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TP EL. 2 0 1 8 . 2 8 9 0 4 3 7 .   [ 8 ]   A .   S a m a d i a n ,   M .   G .   M a r a n g a l u ,   S .   H o ss e i n   H o ss e i n i ,   a n d   M .   S a b a h i ,   C o m mo n   g r o u n d e d   h i g h   st e p - u p   Z - so u r c e   D C - D C   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,   2 0 2 1   1 2 t h   Po w e E l e c t r o n i c s,  D ri v e   S y st e m s ,   a n d   T e c h n o l o g i e C o n f e re n c e ,   PED S T C   2 0 2 1 2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / P ED S TC 5 2 0 9 4 . 2 0 2 1 . 9 4 0 5 8 8 2 .   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 - 8 7 0 8         P erfo r ma n ce   ev a lu a tio n   o a   h ig h - g a in   5 0   W DC - DC   flyb a ck     ( Mu h a mma d   Ha feez Mo h a med   Ha r ir i )   4529   [ 9 ]   Z.   Y e ,   Y .   L e i ,   a n d   R .   C .   N .   P i l a w a - P o d g u r sk i ,   T h e   c a s c a d e d   r e s o n a n t   c o n v e r t e r :   a   h y b r i d   sw i t c h e d - c a p a c i t o r   t o p o l o g y   w i t h   h i g h   p o w e r   d e n s i t y   a n d   e f f i c i e n c y ,   I E EE  T ra n sa c t i o n o n   P o w e E l e c t r o n i c s ,   v o l .   3 5 ,   n o .   5 ,   p p .   4 9 4 6 4 9 5 8 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TPE L. 2 0 1 9 . 2 9 4 7 2 1 8 .   [ 1 0 ]   M .   R i c o - S e c a d e s,   P .   Q u i n t a n a - B a r c i a ,   J.   R i b a s ,   A . - J .   C a l l e j a ,   E.   L o p e z - C o r o mi n a s ,   a n d   C .   H e c t o r ,   M o d i f i e d   t w o   sw i t c h   f l y b a c k   t o p o l o g y   w i t h   a n   a c t i v e   c l a mp   c o n v e r t e r   f o r   so l a r   P V   m i c r o - i n v e r t e r   a p p l i c a t i o n ,   Re n e w a b l e   En e rg i e s ,   E n v i r o n m e n t   a n d   P o w e r   Q u a l i t y   J o u r n a l ,   v o l .   2 ,   p p .   9 1 6 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 2 4 0 8 4 / r e e p q j 2 4 . 2 0 8 .   [ 1 1 ]   L.   M e l a n so n ,   J.   W o e l f l e ,   a n d   M .   P a h l e v a n i ,   A   n o v e l   m u l t i l e v e l   c u r r e n t - d r i v e n   D C - D C   c o n v e r t e r   f o r   w i d e   r a n g e   a p p l i c a t i o n s ,   I EEE  O p e n   J o u rn a l   o f   Po w e r   El e c t ro n i c s ,   v o l .   5 ,   p p .   9 2 0 9 3 5 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / O JP E L. 2 0 2 4 . 3 4 1 4 9 7 3 .   [ 1 2 ]   N .   Ta l e b i ,   M .   A d i b ,   S .   S a d e g h i a n ,   a n d   R .   B e i r a n v a n d ,   A   n o v e l   s i n g l e - sw i t c h   h i g h   st e p - u p   D C - D C   c o n v e r t e r   b a sed   o n   q u a d r a t i c   b o o s t   f o r   r e n e w a b l e   e n e r g y   a p p l i c a t i o n s ,   2 0 2 4   1 1 t h   I ra n i a n   C o n f e r e n c e   o n   R e n e w a b l e   E n e rg y   a n d   D i st r i b u t i o n   G e n e r a t i o n ,   I C RED G   2 0 2 4 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C R ED G 6 1 6 7 9 . 2 0 2 4 . 1 0 6 0 7 8 0 5 .   [ 1 3 ]   R .   A .   K h a n ,   H .   D .   L i u ,   C .   H .   L i n ,   S .   D e r   Lu ,   S .   J.   Y a n g ,   a n d   A .   S a r w a r ,   A   n o v e l   h i g h - v o l t a g e   g a i n   s t e p - u p   D C D C   c o n v e r t e r   w i t h   ma x i mu m   p o w e r   p o i n t   t r a c k e r   f o r   so l a r   p h o t o v o l t a i c   s y st e ms,   Pr o c e ss e s ,   v o l .   1 1 ,   n o .   4 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / p r 1 1 0 4 1 0 8 7 .   [ 1 4 ]   M .   L .   A l g h a y t h i ,   A   n o n - i s o l a t e d   h i g h   v o l t a g e   g a i n   D C D C   c o n v e r t e r   su i t a b l e   f o r   s u st a i n a b l e   e n e r g y   sy s t e m s,   S u s t a i n a b i l i t y   ( S w i t zer l a n d ) ,   v o l .   1 5 ,   n o .   1 5 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / su 1 5 1 5 1 2 0 5 8 .   [ 1 5 ]   B .   A l l a h v e r d i n e j a d ,   S .   A .   M o d a b e r i ,   a n d   A .   A j a mi ,   A   n o n - i s o l a t e d   b u c k - b o o s t   D C D C   c o n v e r t e r   w i t h   c o n t i n u o u s   i n p u t   c u r r e n t   a n d   w i d e   c o n v e r s i o n   r a t i o   r a n g e   f o r   p h o t o v o l t a i c   a p p l i c a t i o n s ,   2 0 2 2   1 3 t h   P o w e El e c t r o n i c s,   D ri v e   S y st e m s,  a n d   T e c h n o l o g i e s   C o n f e re n c e ,   PED S T C   2 0 2 2 ,   p p .   4 9 1 4 9 7 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / P ED S TC 5 3 9 7 6 . 2 0 2 2 . 9 7 6 7 2 1 7 .   [ 1 6 ]   H .   K h a l i d   e t   a l . A n a l y si a n d   d e s i g n   o f   S e r i e s - LC - S w i t c h   c a p a c i t o r   m u l t i st a g e   h i g h   g a i n   D C - D C   b o o st   c o n v e r t e r   f o r   e l e c t r i c   v e h i c l e   a p p l i c a t i o n s,   S u s t a i n a b i l i t y   ( S w i t z e rl a n d ) ,   v o l .   1 4 ,   n o .   8 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / su 1 4 0 8 4 4 9 5 .   [ 1 7 ]   R .   H a sa n ,   W .   H a ssa n ,   a n d   W .   X i a o ,   P V   m i c r o i n v e r t e r   so l u t i o n   f o r   h i g h   v o l t a g e   g a i n   a n d   s o f t   sw i t c h i n g ,   I EEE  J o u r n a l   o f   Em e rg i n g   a n d   S e l e c t e d   T o p i c i n   I n d u st ri a l   El e c t ro n i c s ,   v o l .   3 ,   n o .   2 ,   p p .   3 5 2 3 6 1 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / j e st i e . 2 0 2 1 . 3 0 6 1 9 1 0 .   [ 1 8 ]   A .   I .   M .   A l i ,   M .   A b d a l l a h ,   T .   T a k e s h i t a ,   a n d   Z.   M .   A l a a s ,   Th r e e - p h a s e   si n g l e - c a r r i e r   P W M   i n v e r t e r   f o r   i s o l a t e d   g r i d - t i e d   P V   a p p l i c a t i o n s,   I EE A c c e ss ,   v o l .   1 0 ,   p p .   9 3 3 9 5 9 3 4 1 1 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 2 . 3 2 0 3 7 1 2 .   [ 1 9 ]   S .   W .   Jo ,   H .   S e o k ,   a n d   M .   K i m,  D u a l - mo d e   r e so n a n t   f l y b a c k   si n g l e   p o w e r - c o n v e r si o n   i n v e r t e r ,   I EE T ra n s a c t i o n o n   I n d u st r i a l   El e c t r o n i c s ,   v o l .   6 8 ,   n o .   7 ,   p p .   5 7 7 6 5 7 8 7 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 2 0 . 2 9 9 4 8 8 7 .   [ 2 0 ]   R .   V e n u g o p a l ,   S .   V i j a y a l a k s h i m i ,   M .   M a r i m u t h u ,   M .   C h a n d r a   K i sh o r e ,   Z.   M o h a mm e d   R i f a t ,   a n d   P .   N i r e s h   S h a n k a r ,   A   n o v e l   i so l a t e d   D C - D C   m u l t i - l e v e l   f l y b a c k   c o n v e r t e r   f o r   m u l t i - l e v e l   i n v e r t e r   a p p l i c a t i o n ,   2 0 2 1   2 n d   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   f o r   Em e rg i n g   T e c h n o l o g y ,   I N C ET  2 0 2 1 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I N C ET5 1 4 6 4 . 2 0 2 1 . 9 4 5 6 3 1 1 .   [ 2 1 ]   S .   I sh w a r y a ,   B .   R .   K u mar ,   R .   S .   K u m a r ,   a n d   P .   L e n i n p u g a l h a n t h i ,   D e si g n   a n d   a n a l y si s o f   i n t e r l e a v e d   f l y b a c k   c o n v e r t e r   t o p o l o g y   f o r   p h o t o v o l t a i c   a p p l i c a t i o n s,   i n   8 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   A d v a n c e d   C o m p u t i n g   a n d   C o m m u n i c a t i o n   S y st e m s ,   I C A C C S   2 0 2 2 ,   2 0 2 2 ,   p p .   1 7 0 2 1 7 0 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C A C C S 5 4 1 5 9 . 2 0 2 2 . 9 7 8 5 3 4 4 .   [ 2 2 ]   A .   B o y a r   a n d   E .   K a b a l c i ,   Tw o - st a g e   f l y b a c k   m i c r o   i n v e r t e r   f o r   so l a r   p o w e r   c o n v e r si o n ,   i n   Pro c e e d i n g -   2 0 2 0   I EEE  2 n d   G l o b a l   Po w e r,   E n e r g y   a n d   C o m m u n i c a t i o n   C o n f e r e n c e ,   G PE C O 2 0 2 0 ,   2 0 2 0 ,   p p .   6 11 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / G P E C O M 4 9 3 3 3 . 2 0 2 0 . 9 2 4 7 9 0 5 .   [ 2 3 ]   L.   F u - Z h i ,   T.   J.   L i a n g ,   K .   H .   C h e n ,   a n d   K .   F .   Li a o ,   P r i m a r y - si d e - c o n t r o l l e d   AC - D C   si n g l e - s t a g e   a c t i v e   c l a mp   f l y b a c k   c o n v e r t e r ,   i n   2 0 2 3   I EEE  E n e rg y   C o n v e rs i o n   C o n g r e ss  a n d   Ex p o si t i o n ,   E C C 2 0 2 3 ,   2 0 2 3 ,   p p .   3 4 0 7 3 4 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / E C C E 5 3 6 1 7 . 2 0 2 3 . 1 0 3 6 2 0 1 0 .   [ 2 4 ]   D .   V r a c a r   a n d   P .   V   P e j o v i c ,   A c t i v e - c l a m p   f l y b a c k   c o n v e r t e r   a a u x i l i a r y   p o w e r - su p p l y   o f   a n   8 0 0   V   i n d u c t i v e - c h a r g i n g   s y s t e m   f o r   e l e c t r i c   v e h i c l e s ,   I E EE  Ac c e ss ,   v o l .   1 0 ,   p p .   3 8 2 5 4 3 8 2 7 1 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 2 . 3 1 6 5 0 5 9 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Mu h a m m a d   H a fe e z   Mo h a m e d   H a r iri          is  a   se n io lec tu re r   a th e   S c h o o l   o El e c tri c a a n d   El e c tro n ic  En g i n e e rin g ,   U n iv e rsiti   S a in M a lay sia   (USM ).   He   is  a   re g istere d   P ro fe ss io n a E n g in e e u n d e t h e   Bo a rd   o En g in e e rs M a lay sia   (BE M in   t h e   e lec tri c a trac k .   He   h a a u th o re d   a n d   c o - a u t h o re d   n u m e ro u we ll - re c o g n ize d   jo u rn a ls  a n d   c o n fe re n c e   p a p e rs.  His   re se a rc h   in tere sts  a re   i n   e lec tri c a p o we sy ste m s,  p o we r   e lec tro n ics ,   a n d   re n e wa b le  e n e r g y   sy ste m s (P h o t o v o lt a ic).  He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il m u h a m m a d h a fe e z @u sm . m y .         Lim   K e a n   Bo o n           re c e iv e d   h is  m a ste r' s   d e g re e   in   El e c tro n i c   S y ste m   De sig n   En g i n e e rin g   fr o m   Un iv e rsiti   S a in M a lay sia   (USM in   2 0 2 4 .   Cu rr e n tl y ,   h e   h o l d th e   p o siti o n   o S e n io r   M o th e rb o a rd   Ha rd wa re   En g in e e r,   s p e c ializin g   in   th e   d e v e l o p m e n t   o f   e lec tro n i c   h a rd wa re .   His  e x p e rti se   li e in   c ircu it   sc h e m a ti c   d e sig n   a n d   P CB  lay o u t,   p a rti c u larly   fo I n tel   x 8 6   a n d   AR M - b a se d   p r o d u c ts t a il o re d   fo in d u strial  a p p li c a ti o n s.  H e   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il :   k e a n b o o n . li m @s tu d e n t. u sm . m y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.