[發明專利]諧振切換式電源轉換器

在審

• 申請號: 202011020568.1
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN113630002A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 劉國基;白忠龍
• 申請（專利權）人: 立锜科技股份有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02J7/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 李蘭;孫志湧

一種諧振切換式電源轉換器，包含：多個電容；多個開關；至少一充電電感及至少一放電電感。在充電程序中，通過該多個開關的切換，使多個電容與充電電感彼此串聯于輸入電壓與輸出電壓之間，以形成充電路徑，對應的該多個開關的導通時點及不導通時點同步于該充電程序的充電諧振電流的正半波的起始時點及結束時點。在放電程序中，通過該多個開關的切換，使每一電容與對應的放電電感串聯于該輸出電壓與接地電位間，而形成多個放電路徑，對應的該多個開關的導通時點及不導通時點同步于該放電程序的放電諧振電流的正半波的起始時點及結束時點。

技術領域

本發明涉及一種諧振切換式電源轉換器，特別涉及一種充電或放電持續時間與充電或放電諧振頻率相關的諧振切換式電源轉換器。

背景技術

圖1顯示已知的電源轉換器。于充電操作中，開關Q1、Q3、Q5、Q8、Q9導通，開關Q2、Q4、Q6、Q7、Q10不導通，使得電容C1串聯電感L1于輸入電壓VIN及輸出電壓VOUT之間，且電容C2串聯電容C3及電感L2于接地電位及輸出電壓VOUT之間。于放電操作中，開關Q2、Q4、Q6、Q7、Q10導通，開關Q1、Q3、Q5、Q8、Q9不導通，使得電感L1串聯電容C1、電容C2于接地電位及輸出電壓VOUT之間，且電感L2串聯電容C3于接地電位及輸出電壓VOUT之間。此已知的電源轉換器的電容需要耐較高的額定電壓，例如電容C1的直流偏壓是輸出電壓的3倍Vc1＝3VOUT、電容C2的直流偏壓是輸出電壓的2倍Vc2＝2VOUT、電容C3的直流偏壓與輸出電壓相當Vc3＝VOUT，因為電容的直流偏壓相對較高，故此已知電源轉換器需要使用具有較大體積的電容。此外，電容的容值通常會隨著直流偏壓的上升而降低，當輸入電壓的范圍是在36V及76V之間時，電容C1的直流偏壓范圍會是在27V及57V之間，由于直流偏壓的變化范圍較廣，故此已知電源轉換器的電容值變化相當大，其諧振頻率也會隨著電容的變化而改變。如此會造成較大的切換電源損耗并且需要復雜的控制來改變電源轉換效率。再者，此已知電源轉換器的輸入電壓VIN與輸出電壓VOUT的電壓轉換比率僅可為4:1或2:1，并無法進行3:1的電壓轉換比率。

有鑒于此，本發明即針對上述現有技術的不足，提出一種創新的電源轉換器。

發明內容

于一觀點中，本發明提供一種諧振切換式電源轉換器，用以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓，該諧振切換式電源轉換器包含：多個電容；多個開關，與該多個電容對應耦接，分別根據對應的一操作信號，以切換所對應的該電容的電連接關系；至少一充電電感，與該多個電容中的至少其中之一對應串聯；以及至少一放電電感，與該多個電容中的至少其中之一對應串聯；其中，在一充電程序中，通過該多個開關的切換，使該多個電容與該至少一充電電感彼此串聯于該輸入電壓與該輸出電壓之間，以形成一充電路徑，且對應的該多個開關的導通時點及不導通時點同步于該充電程序的一充電諧振電流的正半波的起始時點及結束時點；其中，在一放電程序中，通過該多個開關的切換，使每一該電容與對應的該放電電感串聯于該輸出電壓與一接地電位間，而形成多個放電路徑，且對應的該多個開關的導通時點及不導通時點同步于該放電程序的一放電諧振電流的正半波的起始時點及結束時點；其中，該充電程序與該放電程序彼此重復地交錯排序，以將該輸入電壓轉換為該輸出電壓。

于一實施例中，該至少一充電電感為單一個充電電感，該至少一放電電感為單一個放電電感，在該放電程序中，通過該多個開關的切換，使該多個電容彼此并聯后串聯該單一個放電電感。

于一實施例中，該單一個充電電感的電感值相等于該單一個放電電感的電感值。

于一實施例中，該至少一充電電感與該至少一放電電感為單一個相同電感，在該放電程序中，通過該多個開關的切換，使該多個電容彼此并聯后串聯該單一個相同電感。

于一實施例中，該諧振切換式電源轉換器于該充電程序與該放電程序中，通過保持導通該多個開關中特定的至少一個，并保持不導通該多個開關中特定的至少兩個，而改變該輸入電壓與該輸出電壓的電壓轉換比率。