[發明專利]能量回收裝置

有效

• 申請號: 201210078622.7
• 申請日: 2012-03-22
• 公開（公告）號: CN103219867A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 黃榆棊
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳小雯

技術領域

本案涉及一種能量回收裝置，尤指一種借由開關的切換達到軟式切換的能量回收裝置。

背景技術

應用于電源電路的切換裝置的基本原理，通過將電源能量于電感及電容間進行交換從而產生不同的電壓輸出，而隨著架構的不同，即可產生升壓、降壓、負壓、交流轉直流、或直流轉交流等電性轉換行為。

在切換裝置的設計中，由于需符合消費性電子產品體積小、效能高的需求，所以可靠度、體積、及效率一直是最為重要的考量。然而，切換裝置于切換過程中無法避免地會產生能量損失，而能量損失即會造成大量的熱能，這些熱能必須被有效排除，以免對轉換器或系統整體的效能、可靠度及使用壽命造成不良影響。但有效的散熱設計通常是借由大單位的散熱面積予以達成，從而抵觸了消費性電子產品的設計趨勢。

為了平衡可靠度、體積、及效率這三個設計考量，例如為ZVS(zero?voltage?switching)、ZCS(zero?current?switching)、ZVT(zero?voltage?transition)、及ZCT(zero?current?transition)的四種軟式切換技術，遂成為業界較普及的解決方案。然而，ZVS及ZCS技術主要是以外加輔助電路與主電路串聯的方式予以架構，而ZVT及ZCT技術主要是以外加輔助電路與主電路并聯的方式予以架構，因此在主電路較復雜的設計中，輔助電路無法避免地也會具有較多的組件及較高的復雜度，如此不但降低了產品效能、可靠度與使用壽命，也增加了產品體積。

美國第7,916,505號專利案的設計，即為利用輔助電路吸收主電路的切換能量損失。此設計的缺失在于，單一的輔助電路(參照上揭專利案)須建置用以吸收能量損失的被動式鉗位電路及用以還原能量損失的降壓電路，形成相當復雜的電路架構，一旦在多個主電路的架構設計中，更會因輔助電路的增加，無可避免地提高電路復雜度。

發明內容

鑒于現有技術的種種缺失，本案主要的目的之一在于提供一種以能充分平衡可靠度、體積、及效率的軟性切換技術。

為了達到上述目的及其它目的，本案遂提供一種量回收切換裝置，連接位在釋放側或吸收側的多個轉換器，包括：一能量吸收部；一能量釋放部；以及一能量交換部，其中，該能量交換部與該能量吸收部及該能量釋放部相連接，以令該能量吸收部及該能量釋放部依序進行位能交換以完成能量回收。

相較于現有技術，由于本案可使能量吸收部及能量釋放部依序進行位能交換，所以除了能完成零電壓/零電流的切換作業外，也能以組件數較少的低成本架構將切換所損失的能量予以儲存，從而增加了系統可靠度及效率，同時延長使用壽命，縮小整體體積。

附圖說明

圖1A為本案的能量回收裝置的功能模塊示意圖；

圖1B為圖1A的架構示意圖；

圖2A為圖1B的架構的一變化示意圖；

圖2B至圖2C為依據圖2A布設的電路示意圖；

圖3A為圖1B的架構的一變化示意圖；

圖3B為依據圖3A布設的電路示意圖；

圖4A為圖1B的架構的一變化示意圖；

圖4B至圖4C為依據圖4A布設的電路示意圖；

圖5A為依據圖2B建置的一具體電路示意圖；

圖5B為圖5A的時序作動圖；

圖5C為圖5A的實際應用示意圖；

圖6A為圖1B的架構的一變化示意圖；

圖6B至圖6D為依據圖6A布設的電路示意圖；

圖7A為圖1B的架構的一變化示意圖；

圖7B至圖7C為依據圖7A布設的電路示意圖；

圖8A為圖1B的架構的一變化示意圖；

圖8B至圖8D為依據圖8A布設的電路示意圖；

圖9A為圖1B的架構的一變化示意圖；

圖9B至圖9C為依據圖9A布設的電路示意圖；以及

圖10為依據圖1B布設的電路示意圖。

主要組件符號說明

1～n??????????轉換器

C?????????????電容

L?????????????電感

S1、S2、S3、S4開關。

具體實施方式

以下借由特定的具體實施例說明本案的實施方式，本領域技術人員可借由本說明書所揭示的內容輕易地了解本案的其它優點與功效。而本案也可借由其它不同的具體實施例加以施行或應用。