專利名稱：升降壓轉(zhuǎn)換裝置及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種升降壓轉(zhuǎn)換裝置及其操作方法，尤指一種應(yīng)用在交換式電源領(lǐng)域 的升降壓轉(zhuǎn)換裝置及操作方法。
背景技術(shù)：
目前一般基本的交換式電源轉(zhuǎn)換器，大致包括有降壓型式、升壓型式及升降兩用 型式等三種。參考圖1A、圖IB及圖1C，其中，圖IA為基本的交換式降壓轉(zhuǎn)換器的線路架構(gòu) 示意圖，圖IB為基本的交換式升壓轉(zhuǎn)換器的線路架構(gòu)示意圖，圖IC為基本的交換式升降兩 用轉(zhuǎn)換器的線路架構(gòu)示意圖。
再參照圖1A、圖IB及圖1C?；镜慕粨Q式電源轉(zhuǎn)換器主要包括功率開關(guān)Q、飛輪 二極管D、電感L、電容C等元件，其根據(jù)功率開關(guān)Q受控后的切換情形，以將一輸入電壓VI 降壓或升壓轉(zhuǎn)換成一輸出電壓V0，進(jìn)而提供輸出電壓VO給負(fù)載R使用。其中，功率開關(guān)Q 與飛輪二極管D的組合，其主要的功能在于控制能量的儲存與傳送的方向，功率開關(guān)Q可以 是晶體管(BJT)、金氧半場效晶體管(MOSFET)或是閘極截流開關(guān)(GTO)等。電感L作用在 于傳送與儲存能量，以及濾除交流噪聲(電流部分)。另外，電容C主要作用也在于傳送與 儲存能量，以及濾除交流噪聲(電壓部份)。
在基本的交換式降壓轉(zhuǎn)換器或交換式升壓轉(zhuǎn)換器中，電感L作為能量傳遞裝置， 僅需要傳遞部分能量，故其轉(zhuǎn)換效率高，容易達(dá)到90%以上的轉(zhuǎn)換效率。然而，基本的升降 兩用轉(zhuǎn)換器因為所有能量均需要電感L傳遞，故，相較于基本的交換式降壓轉(zhuǎn)換器與交換 式升壓轉(zhuǎn)換器，在相同成本前提下，其轉(zhuǎn)換效率較低。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的實施例提供一種升降壓轉(zhuǎn)換裝置，其利用單獨的交換式降壓 轉(zhuǎn)換器或單獨的交換式升壓轉(zhuǎn)換器具有相同元件的特點，進(jìn)而透過線路連接方式的更改， 以實現(xiàn)基本的交換式降壓轉(zhuǎn)換器和基本的交換式升壓轉(zhuǎn)換器之間切換的目的，進(jìn)而達(dá)到低 成本且高效率的升降壓轉(zhuǎn)換，提供需要升降壓的線路使用。
本實施例的升降壓轉(zhuǎn)換裝置包括一電壓源、一耦接該電壓源的感性元件、一耦接 該感性元件的容性元件、一耦接該容性元件的單向?qū)ㄔ?、一耦接該電壓源的功率開關(guān)、 一第一開關(guān)及一第二開關(guān)。其中，功率開關(guān)受控于一控制信號，以進(jìn)行切換動作。第一開關(guān) 耦接于電壓源、感性元件、單向?qū)ㄔ肮β书_關(guān)，其操作在一第一狀態(tài)或一第二狀態(tài)。 第二開關(guān)耦接于感性元件、容性元件、單向?qū)ㄔ肮β书_關(guān)，其操作在第一狀態(tài)或第二 狀態(tài)。
由此，第一開關(guān)與第二開關(guān)同時操作在第一狀態(tài)時，升降壓轉(zhuǎn)換裝置作為降壓轉(zhuǎn) 換使用，或是，第一開關(guān)與第二開關(guān)同時操作在第二狀態(tài)時，升降壓轉(zhuǎn)換裝置作為升壓轉(zhuǎn)換 使用。
換句話說，本發(fā)明提供一種一種升降壓轉(zhuǎn)換裝置，對一電壓源進(jìn)行升降壓轉(zhuǎn)換，包括一感性元件，耦接該電壓源；一容性元件，耦接該感性元件；一單向?qū)ㄔ?，耦接該?性元件；一功率開關(guān)，耦接該電壓源；一第一開關(guān)，耦接于該電壓源、該感性元件、該單向?qū)?通元件及該功率開關(guān)；及一第二開關(guān)，耦接于該感性元件、該容性元件、該單向?qū)ㄔ?該功率開關(guān)；其中，當(dāng)該第一開關(guān)與該第二開關(guān)同時操作在一第一狀態(tài)時，該升降壓轉(zhuǎn)換裝 置提供降壓轉(zhuǎn)換處理，以及，當(dāng)該第一開關(guān)與該第二開關(guān)同時操作在一第二狀態(tài)時，該升降 壓轉(zhuǎn)換裝置提供升壓轉(zhuǎn)換處理。
本發(fā)明還提供一種升降壓轉(zhuǎn)換裝置，對一電壓源進(jìn)行升降壓轉(zhuǎn)換，包括一感性元 件，具有一第一端與一第二端；一容性元件，具有一第一端與一第二端，其中，該容性元件的 第一端耦接該感性元件的第二端；一單向?qū)ㄔ?，具有一第一端與一第二端，其中，該單 向?qū)ㄔ牡诙笋罱釉撊菪栽牡诙?；一功率開關(guān)，具有一輸入端、一輸出端及 一控制端；一第一開關(guān)，具有一第一共同接點、一第一常閉接點及一第一常開接點，其中該 第一常閉接點同時耦接該電壓源的正極端與該感性元件的第一端，該第一常開接點同時耦 接該電壓源的負(fù)極端與該功率開關(guān)的輸出端，該第一共同接點耦接該單向?qū)ㄔ牡谝?端；及一第二開關(guān)，具有一第二共同接點、一第二常閉接點及一第二常開接點，其中該第二 常閉接點同時耦接該單向?qū)ㄔ牡诙伺c該容性元件的第二端，該第二常開接點同時 耦接該容性元件的第一端與該感性元件的第二端，該第二共同接點耦接該功率開關(guān)的輸入 端。
本實施例的升降壓轉(zhuǎn)換裝置的操作方法，其步驟首先控制一第一開關(guān)與一第二開 關(guān)，使其同時置于一第一狀態(tài)或一第二狀態(tài)，其中，根據(jù)第一狀態(tài)，令升降壓轉(zhuǎn)換裝置形成 一降壓轉(zhuǎn)換線路，接著再根據(jù)一控制信號，以令降壓轉(zhuǎn)換線路操作在降壓模式。另外，根據(jù) 第二狀態(tài)，令升降壓轉(zhuǎn)換裝置形成一升壓轉(zhuǎn)換線路，接著再根據(jù)控制信號，以令升壓轉(zhuǎn)換線 路操作在升壓模式。
如此，通過對第一開關(guān)與第二開關(guān)的控制，本實施例的升降壓轉(zhuǎn)換裝置可以實現(xiàn) 基本的交換式降壓轉(zhuǎn)換器或交換式升壓轉(zhuǎn)換器線路之間的切換，既能升壓又能降壓，避免 了傳統(tǒng)基本的交換式升降兩用轉(zhuǎn)換器線路控制的繁瑣，并且提升了轉(zhuǎn)換效率。
換句話說，本發(fā)明提供一種升降壓轉(zhuǎn)換裝置的操作方法，其特征在于，包括分別 同時控制一第一開關(guān)與一第二開關(guān)置于一第一狀態(tài)或一第二狀態(tài)；在該第一狀態(tài)下，該升 降壓轉(zhuǎn)換裝置形成一降壓轉(zhuǎn)換線路；及在該第二狀態(tài)，該升降壓轉(zhuǎn)換裝置形成一升壓轉(zhuǎn)換 線路。
為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明 與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。


圖IA為基本的交換式降壓轉(zhuǎn)換器的線路架構(gòu)示意圖IB為基本的交換式升壓轉(zhuǎn)換器的線路架構(gòu)示意圖IC為基本的交換式升降兩用轉(zhuǎn)換器的線路架構(gòu)示意圖2為本發(fā)明實施例的升降壓轉(zhuǎn)換裝置的線路架構(gòu)示意圖3為本實施例的輸入電壓實驗波形示意圖4為本實施例在降壓模式下的輸出電壓實驗波形示意圖；及
圖5為本實施例在升壓模式下的輸出電壓實驗波形示意圖。
附圖標(biāo)記說明
公知
功率開關(guān)Q
飛輪二極管D
電感 L
電容 C
輸入電壓VI
輸出電壓VO
負(fù)載R
本發(fā)明
電壓源DC
感性元件L
容性元件C
單向?qū)ㄔ﨑
功率開關(guān)Q
第一開關(guān)SWl
第二開關(guān)SW2
正極端(+)
負(fù)極端(-)
第一端TLl、TCl、TDl
第二端TL2、TC2、TD2
輸入端TQl
輸出端TQ2
控制端TQ3
第一共同接點Pl
第一常閉接點Tll
第一常開接點T12
第二共同接點P2
第二常閉接點T21
第二常開接點T22
控制器Ul
控制信號Sl
輸入電壓VI
輸出電壓VO具體實施方式
請參考圖2，圖2為本發(fā)明實施例的升降壓轉(zhuǎn)換裝置的線路架構(gòu)示意圖。其中，本 實施例的升降壓轉(zhuǎn)換裝置包括一電壓源DC、一感性元件L、一容性元件C、一單向?qū)ㄔ﨑、一功率開關(guān)Q、一第一開關(guān)SWl及一第二開關(guān)SW2。電壓源DC具有一正極端(+)與一負(fù) 極端(_)，且感性元件L具有一第一端TLl與一第二端TL2，同時，容性元件C具有一第一端 TCl與一第二端TC2，其中，容性元件C的第一端TCl耦接感性元件L的第二端TL2。單向 導(dǎo)通元件D則具有一第一端TDl與一第二端TD2，其中，單向?qū)ㄔ﨑的第二端TD2耦接 容性元件C的第二端TC2。另外，功率開關(guān)Q具有一輸入端TQ1、一輸出端TQ2及一控制端 TQ3。
再參考圖2。第一開關(guān)SWl具有一第一共同接點P1、一第一常閉接點Tll及一第 一常開接點T12，其中第一常閉接點Tll耦接電壓源DC的正極端(+)與感性元件L的第一 端TL1，并且，第一常開接點T12則是耦接電壓源DC的負(fù)極端(-)與功率開關(guān)Q的輸出端 TQ2，該第一共同接點Pl則是耦接于單向?qū)ㄔ﨑的第一端TD1。另外，第二開關(guān)SW2具 有一第二共同接點P2、一第二常閉接點T21及一第二常開接點T22，其中，第二共同接點P2 耦接功率開關(guān)Q的輸入端TQl，第二常閉接點T21耦接單向?qū)ㄔ﨑的第二端TD2與容性 元件C的第二端TC2，且第二常開接點T22則是耦接容性元件C的第一端TCl與感性元件L 的第二端TL2。
再參考圖2。功率開關(guān)Q的控制端TQ3從一控制器Ul接收一控制信號Si，并且受 控于控制信號Si，以進(jìn)行切換動作。其中，控制器Ul可以是型號IC3843的集成電路或其 他適用在電源轉(zhuǎn)換器的控制IC。另外，單向?qū)ㄔ﨑為一二極管(diode)，且單向?qū)ㄔ?件D的第一端TDl為二極管的陰極端(N)，單向?qū)ㄔ﨑的第二端TD2為二極管的陽極 端(P)。同時，本實施例使用的第一開關(guān)SWl或第二開關(guān)SW2可以個別使用一單刀雙擲開關(guān) (SPDT switch)作為實施?；騽t是使用一雙刀雙擲開關(guān)(DPDT switch)作為第一開關(guān)SWl 與第二開關(guān)SW2的實施。
再參考圖2。在第一開關(guān)SWl與第二開關(guān)SW2同時置于一第一狀態(tài)下，第一開關(guān) Sffl的第一共同接點Pl與第二開關(guān)SW2的第二共同接點P2分別導(dǎo)通于第一常閉接點Tll 與第二常閉接點T21，此時，本實施例的升降壓轉(zhuǎn)換裝置便會形成一降壓轉(zhuǎn)換線路。如此，功 率開關(guān)Q受控于控制信號Sl以進(jìn)行切換動作，進(jìn)而令本實施例的升降壓轉(zhuǎn)換裝置操作在降 壓模式，將電壓源DC送入的一輸入電壓VI進(jìn)行降壓，并且于容性元件C的第一端TCl輸出 一輸出電壓V0，以供應(yīng)負(fù)載(未標(biāo)示)使用。參照圖3與圖4，圖3與圖4分別為本實施例 在降壓模式下的輸入電壓VI與輸出電壓VO實驗波形示意圖。圖3為示波器上所量測到本 實施例的輸入電壓VI的電壓值，其值為13. 8伏特。圖4為示波器上所量測到本實施例的 輸出電壓VO的電壓值，其值為6. 4伏特。如此，由實驗可得知，本實施例在降壓模式可以穩(wěn) 定的達(dá)成降壓的效果。
再參考圖2。在第一開關(guān)SWl與第二開關(guān)SW2同時置于一第二狀態(tài)下，第一開關(guān) Sffl的第一共同接點Pl與第二開關(guān)SW2的第二共同接點P2分別導(dǎo)通于第一常開接點T12 與第二常開接點T22，此時，本實施例的升降壓轉(zhuǎn)換裝置便會形成一升壓轉(zhuǎn)換線路。如此，功 率開關(guān)Q受控于控制信號Sl以進(jìn)行切換動作，進(jìn)而令本實施例的升降壓轉(zhuǎn)換裝置操作在升 壓模式，將電壓源DC送入的輸入電壓VI進(jìn)行升壓，并且于容性元件C的第一端TCl輸出該 輸出電壓V0，以供應(yīng)負(fù)載(未標(biāo)示)使用。
參照圖3與圖5，圖3與圖5分別為本實施例在升壓模式下的輸入電壓VI與輸出 電壓VO實驗波形示意圖。圖3為示波器上所量測到本實施例的輸入電壓VI的電壓值，其值為13. 8伏特。圖5為示波器上所量測到本實施例的輸出電壓VO的電壓值，其值為M伏 特。如此，由實驗可得知，本實施例在升壓模式可以穩(wěn)定的達(dá)成升壓的效果。
綜上所述，根據(jù)第一開關(guān)與第二開關(guān)狀態(tài)的切換，本實施例的升降壓轉(zhuǎn)換裝置形 成單獨的交換式降壓轉(zhuǎn)換器或單獨的交換式升壓轉(zhuǎn)換器，進(jìn)而可以實現(xiàn)切換使用基本的交 換式降壓轉(zhuǎn)換器或基本的交換式升壓轉(zhuǎn)換器的目的。
如此，本實施例的升降壓轉(zhuǎn)換裝置將可以達(dá)到低成本且高效率的升降壓轉(zhuǎn)換，并 且，可以提供需要升降壓的線路使用，進(jìn)而避免了傳統(tǒng)基本的交換式升降兩用轉(zhuǎn)換器線路 控制的繁瑣，并且提升了轉(zhuǎn)換效率。
以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實施例，但是，本發(fā)明的特征并不局限于此，本 領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，可輕易思及的變化或修改，皆可涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要 求保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種升降壓轉(zhuǎn)換裝置，對一電壓源進(jìn)行升降壓轉(zhuǎn)換，其特征在于，包括 一感性元件，耦接該電壓源；一容性元件，耦接該感性元件； 一單向?qū)ㄔ罱釉撊菪栽?一功率開關(guān)，耦接該電壓源；一第一開關(guān)，耦接于該電壓源、該感性元件、該單向?qū)ㄔ霸摴β书_關(guān)；及 一第二開關(guān)，耦接于該感性元件、該容性元件、該單向?qū)ㄔ霸摴β书_關(guān)； 其中，當(dāng)該第一開關(guān)與該第二開關(guān)同時操作在一第一狀態(tài)時，該升降壓轉(zhuǎn)換裝置提供 降壓轉(zhuǎn)換處理，以及，當(dāng)該第一開關(guān)與該第二開關(guān)同時操作在一第二狀態(tài)時，該升降壓轉(zhuǎn)換 裝置提供升壓轉(zhuǎn)換處理。
2.如權(quán)利要求1所述的升降壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該單向?qū)ㄔ橐欢O管。
3.如權(quán)利要求1所述的升降壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該第一開關(guān)與該第二開關(guān)分別 為一單刀雙擲開關(guān)。
4.如權(quán)利要求1所述的升降壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該第一開關(guān)與該第二開關(guān)整合 成一雙刀雙擲開關(guān)。
5.如權(quán)利要求1所述的升降壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該第一開關(guān)具有一第一共同接 點、一第一常閉接點及一第一常開接點，該第一常閉接點同時耦接該電壓源的一端與該感 性元件，該第一常開接點同時耦接該電壓源的另一端與該功率開關(guān)，該第一共同接點耦接 該單向?qū)ㄔ?br> 6.如權(quán)利要求5所述的升降壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該第一狀態(tài)為該第一共同接點 與該第一常閉接點的導(dǎo)通狀態(tài)，該第二狀態(tài)為該第一共同接點與該第一常開接點的導(dǎo)通狀 態(tài)。
7.如權(quán)利要求5所述的升降壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該第二開關(guān)具有一第二共同接 點、一第二常閉接點及一第二常開接點，該第二常閉接點同時耦接該單向?qū)ㄔc該容 性元件，該第二常開接點同時耦接該容性元件與該感性元件，該第二共同接點耦接該功率 開關(guān)。
8.如權(quán)利要求7所述的升降壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該第一狀態(tài)為該第二共同接點 與該第二常閉接點的導(dǎo)通狀態(tài)，該第二狀態(tài)為該第二共同接點與該第二常開接點的導(dǎo)通狀 態(tài)。
9.如權(quán)利要求1所述的升降壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該功率開關(guān)從一控制器接收一 控制信號，并且受控于該控制信號，以進(jìn)行切換動作。
10.一種升降壓轉(zhuǎn)換裝置，對一電壓源進(jìn)行升降壓轉(zhuǎn)換，其特征在于，包括一感性元件，具有一第一端與一第二端；一容性元件，具有一第一端與一第二端，其中，該容性元件的第一端耦接該感性元件的Λ-Λ- ~·上山弟一兄而；一單向?qū)ㄔ哂幸坏谝欢伺c一第二端，其中，該單向?qū)ㄔ牡诙笋罱釉撊?性元件的第二端；一功率開關(guān)，具有一輸入端、一輸出端及一控制端；一第一開關(guān)，具有一第一共同接點、一第一常閉接點及一第一常開接點，其中該第一常閉接點同時耦接該電壓源的正極端與該感性元件的第一端，該第一常開接點同時耦接該電 壓源的負(fù)極端與該功率開關(guān)的輸出端，該第一共同接點耦接該單向?qū)ㄔ牡谝欢?；及一第二開關(guān)，具有一第二共同接點、一第二常閉接點及一第二常開接點，其中該第二 常閉接點同時耦接該單向?qū)ㄔ牡诙伺c該容性元件的第二端，該第二常開接點同時 耦接該容性元件的第一端與該感性元件的第二端，該第二共同接點耦接該功率開關(guān)的輸入 端。
11.如權(quán)利要求10所述的升降壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該單向?qū)ㄔ橐欢O管， 且該單向?qū)ㄔ牡谝欢藶樵摱O管的陰極端，該單向?qū)ㄔ牡诙藶樵摱O管的 陽極端。
12.如權(quán)利要求10所述的升降壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該第一開關(guān)與該第二開關(guān)分 別為一單刀雙擲開關(guān)。
13.如權(quán)利要求10所述的升降壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該第一開關(guān)與該第二開關(guān)整 合成一雙刀雙擲開關(guān)。
14.如權(quán)利要求10所述的升降壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該第一共同接點與該第二共 同接點分別導(dǎo)通于該第一常閉接點與該第二常閉接點時，該升降壓轉(zhuǎn)換裝置作為一降壓轉(zhuǎn) 換線路。
15.如權(quán)利要求10所述的升降壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該第一共同接點與該第二共 同接點分別導(dǎo)通于該第一常開接點與該第二常開接點時，該升降壓轉(zhuǎn)換裝置作為一升壓轉(zhuǎn) 換線路。
16.如權(quán)利要求10所述的升降壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該功率開關(guān)從一控制器接收 一控制信號，并且受控于該控制信號，以進(jìn)行切換動作。
17.一種升降壓轉(zhuǎn)換裝置的操作方法，其特征在于，包括分別同時控制一第一開關(guān)與一第二開關(guān)置于一第一狀態(tài)或一第二狀態(tài)；在該第一狀態(tài)下，該升降壓轉(zhuǎn)換裝置形成一降壓轉(zhuǎn)換線路；及在該第二狀態(tài)，該升降壓轉(zhuǎn)換裝置形成一升壓轉(zhuǎn)換線路。
18.如權(quán)利要求17所述的升降壓轉(zhuǎn)換裝置的操作方法，其特征在于，還包括根據(jù)一控制信號，該降壓轉(zhuǎn)換線路操作在降壓模式；及根據(jù)一控制信號，該升壓轉(zhuǎn)換線路操作在升壓模式。
19.如權(quán)利要求17項所述的升降壓轉(zhuǎn)換裝置的操作方法，其特征在于，該第一開關(guān)與 該第二開關(guān)分別為一單刀雙擲開關(guān)。
20.如權(quán)利要求17項所述的升降壓轉(zhuǎn)換裝置的操作方法，其特征在于，該第一開關(guān)與 該第二開關(guān)整合成一雙刀雙擲開關(guān)。
全文摘要
一種升降壓轉(zhuǎn)換裝置及其操作方法，該升降壓轉(zhuǎn)換裝置包括一電壓源、一感性元件、一容性元件、一單向?qū)ㄔ?、一功率開關(guān)、一第一開關(guān)及一第二開關(guān)；第一開關(guān)耦接于電壓源、感性元件、單向?qū)ㄔ肮β书_關(guān)，其操作在一第一狀態(tài)或一第二狀態(tài)；第二開關(guān)耦接于感性元件、容性元件、單向?qū)ㄔ肮β书_關(guān)，其操作在第一狀態(tài)或第二狀態(tài)；由此，第一開關(guān)與第二開關(guān)同時操作在第一狀態(tài)時，升降壓轉(zhuǎn)換裝置作為降壓轉(zhuǎn)換使用，第一開關(guān)與第二開關(guān)同時操作在第二狀態(tài)時，升降壓轉(zhuǎn)換裝置作為升壓轉(zhuǎn)換使用。避免了傳統(tǒng)基本的交換式升降兩用轉(zhuǎn)換器線路控制的繁瑣，并且提升了轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H02M3/16GK102035386SQ20091018011
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者謝卓明 申請人:旭隼科技股份有限公司