双向隔离式多阶直流-直流电能转换装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种双向隔离式多阶直流‑直流电能转换装置及其方法，操作于升压模式时，将数个低压侧开关以一第一固定责任周期进行操作，且该第一固定责任周期大于0.5，将数个第一高压侧开关及数个第二高压侧开关进行截止，此时并导通该数个第一高压侧开关及数个第二高压侧开关的数个第一二极管及数个第二二极管，且将一双向开关进行切换导通及截止。操作于降压模式时，将该数个低压侧开关进行截止，此时并导通该数个低压侧开关的数个二极管，而将该数个第一高压侧开关以一第二固定责任周期进行互补操作，且该第二固定责任周期小于0.5，且将该数个第二高压侧开关进行交替切换导通及截止，且将该双向开关进行交替切换导通及截止。本发明专利技术可减少体积、降低制造成本及提升操作效率。

Bidirectional isolation type multi-stage DC DC electric energy conversion device and method thereof

The invention discloses a bidirectional isolated DC DC order power conversion device and a method for operating in boost mode, a number of the low side switch is operated in a first fixed duty cycle, and the first fixed duty cycle is greater than 0.5, the number of first high side switch and a plurality of second high side switch off at this time and conducting the first high side switch and a plurality of second high side switch the first diode and a plurality of second diodes, and a bidirectional switch to switch on and off. Operating in Buck mode, the number of the low side switch to stop, a plurality of diode conduction at this time and the number of the low side switch, and the number of the first high side switch with a second fixed duty cycle complementary operations, and the second fixed duty cycle is less than 0.5, and the high pressure side of the a number of second switch alternately switching turn-on and cut-off, and the bidirectional switch alternately switching on and off. The invention can reduce volume, reduce manufacturing cost and improve operation efficiency.

【技术实现步骤摘要】
双向隔离式多阶直流-直流电能转换装置及其方法
本专利技术关于一种双向〔bidirectional〕隔离式多阶直流-直流电能转换装置及其方法；特别是关于一种可减少体积的双向隔离式多阶直流-直流电能转换装置及其方法。
技术介绍
一般而言，常用的隔离式直流-直流电能转换器已广泛应用于各种
虽然传统隔离式直流-直流电能转换器具有控制简单的优点，但其在特性上具有效率较低、高涟波量、高电磁干扰及所需要使用的滤波电路容量较大的缺点。相对的，虽然常用的多阶直流-直流电能转换器具有控制较为复杂的缺点，但其在特性上却具有效率相对较高、电磁干扰相对较小及所需要使用的滤波电路容量较小的优点。举例而言，图1揭示常用多阶直流-直流电能转换装置的架构示意图。请参照图1所示，常用多阶直流-直流电能转换装置9包含一变压器90，且该变压器90具有一低压侧〔左侧〕及一高压侧〔右侧〕，该低压侧具有一电感911及四个二极管912。相对的，该高压侧设置六个高压侧开关92及两个二极管93。然而，该多阶直流-直流电能转换装置9显然在该变压器90的高压侧电路具有构造复杂、成本增加及体积庞大缺点，且其电力只能单方向传递。因此，为了简化整体构造、降低成本及减少体积，于变压器90的高压侧可考虑省略部分元件〔例如：省略两个二极管93〕。另一常用双向直流/直流转换器，例如：美国专利公开第20090059622号的″双向直流/直流转换器及其控制方法″专利申请案，其揭示一种双向直流/直流转换器具有一变压器连接于一电压型全桥电路〔voltagetypefullbridgecircuit〕及一电流型切换电路〔currenttypeswitchingcircuit〕。该电压型全桥电路连接于一第一电源，该电流型切换电路连接于一第二电源。一电压箝制电路〔voltageclampingcircuit〕由数个切换元件〔switchingelements〕组成，且一箝制电容器〔clampingcapacitor〕连接于该电流型切换电路。该双向直流/直流转换器具有一控制电路用以协调该切换元件动作，以便控制一流通电流于一谐振电抗器〔resonancereactor〕内。另一常用双向直流/直流转换器，例如：美国专利公开第20120098341号的″双向直流/直流转换器及其控制方法″专利申请案，其揭示一种双向直流/直流转换器包含一变压器、数个切换电路〔switchingcircuit〕、一二极管连接一开关、数个平滑化电容器及一控制单元。一第一电源及一第二电源并联于该平滑化电容器，以便双向传送电力。当自该第一电源传送至该高压电源时，该开关维持在ON状态。反之，当自该第二电源传送至该第一电源时，该开关维持在OFF状态，以防止该第一电源的逆向电力〔reverseelectricalpowerflow〕。然而，前述美国专利公开第20090059622号及第20120098341号的双向直流/直流转换器仍需要进一步改良，且其必然存在进一步简化构造及提升电能转换效率的需求。前述美国专利申请案仅为本专利技术技术背景的参考及说明目前技术发展状态而已，其并非用以限制本专利技术的范围。
技术实现思路
本专利技术较佳实施例的主要目的是提供一种双向隔离式多阶直流-直流电能转换装置及其方法，其该直流/直流转换器包含一低压侧及一高压侧，在该直流/直流转换器操作于升压模式时，将数个低压侧开关以一第一固定责任周期进行操作，且该第一固定责任周期大于0.5，而将数个第一高压侧开关及数个第二高压侧开关进行截止，此时并导通该数个第一高压侧开关及数个第二高压侧开关的数个第一二极管及数个第二二极管，且将一双向开关进行切换导通及截止，以控制高压侧输出电压，以达成减少体积、降低制造成本及提升操作效率的目的。本专利技术较佳实施例的另一目的是提供一种双向隔离式多阶直流-直流电能转换装置及其方法，其该直流/直流转换器包含一低压侧及一高压侧，在该直流/直流转换器操作于降压模式时，将数个低压侧开关进行截止，此时并导通该数个低压侧开关的数个二极管，而将数个第一高压侧开关以一第二固定责任周期进行互补操作，且该第二固定责任周期小于0.5，且将数个第二高压侧开关进行交替切换导通及截止，且将一双向开关进行切换导通及截止，以控制低压侧电压，以达成减少体积、降低制造成本及提升操作效率的目的。为了达成上述目的，本专利技术较佳实施例的双向隔离式多阶直流-直流电能转换装置包含：一直流/直流转换器，其包含一低压侧及一高压侧；一变压器，其设置于该直流/直流转换器，而该变压器包含一次侧及二次侧，且该二次侧具有一第一臂及一第二臂，且该一次侧及二次侧对应于该低压侧及高压侧；一电感，其设置于该变压器的一次侧；数个低压侧开关，其设置于该变压器的一次侧；数个第一高压侧开关，其设置于该变压器的二次侧的第一臂；数个第二高压侧开关，其设置于该变压器的二次侧的第二臂；一电容器组，其设置于该变压器的二次侧，而该电容器组包含两个电容器，且该两个电容器之间具有一连接点；及一双向开关，其连接于该变压器的二次侧的第二臂及该两个电容器的连接点之间；其中在该直流/直流转换器操作于升压模式时，将该数个低压侧开关以一第一固定责任周期进行操作，且该第一固定责任周期大于0.5，而将该数个第一高压侧开关及数个第二高压侧开关进行截止，此时并导通该数个第一高压侧开关及数个第二高压侧开关的数个第一二极管及数个第二二极管，且将该双向开关进行切换导通及截止；或其中在该直流/直流转换器操作于降压模式时，将该数个低压侧开关进行截止，此时并导通该数个低压侧开关的数个二极管，而将该数个第一高压侧开关以一第二固定责任周期进行互补操作，且该第二固定责任周期小于0.5，且将该数个第二高压侧开关进行交替切换导通及截止，且将该双向开关进行切换导通及截止。本专利技术较佳实施例的该数个低压侧开关为四个开关。本专利技术较佳实施例的该数个二极管反向并联于该数个低压侧开关。本专利技术较佳实施例的该数个第一高压侧开关为两个第一开关，而该数个第二高压侧开关为两个第二开关。本专利技术较佳实施例的该双向开关连接于该变压器的第二臂的两个第二开关之间的一连接点。本专利技术较佳实施例的该电容器组包含两电容器，且该二电容器的电容值约相等。本专利技术较佳实施例的该双向开关包含两个第三开关。本专利技术较佳实施例的该两个第三开关形成一反向串接结构。本专利技术较佳实施例在操作于升压模式时，将该数个低压侧开关以该第一固定责任周期进行操作，且该第一固定责任周期大于0.5，而将该数个第一高压侧开关及数个第二高压侧开关进行截止，此时并导通该数个第一高压侧开关及数个第二高压侧开关的数个第一二极管及数个第二二极管，且将该两个第三开关进行交替切换导通及截止。本专利技术较佳实施例在操作于降压模式时，将该数个低压侧开关进行截止，此时并导通该数个低压侧开关的数个二极管，而将该数个第一高压侧开关以该第二固定责任周期进行互补操作，且该第二固定责任周期小于0.5，且将该数个第二高压侧开关进行交替切换导通及截止，且将该两个第三开关进行切换导通及截止。本专利技术较佳实施例的该双向开关包含一二极管组及一第四开关，且该第四开关并联于该二极管组。本专利技术较佳实施例的该第四开关连接至该两电容器之间的一连接点。本专利技术较佳实施例的该二极管组包含本文档来自技高网...

【技术保护点】
双向隔离式多阶直流‑直流电能转换装置，其特征在于，包含：一直流/直流转换器，其包含一低压侧及一高压侧；一变压器，其设置于该直流/直流转换器，该变压器包含一次侧及二次侧，且该二次侧具有一第一臂及一第二臂，且该一次侧及二次侧对应于该低压侧及高压侧；一电感，其设置于该变压器的一次侧；数个低压侧开关，其设置于该变压器的一次侧；数个第一高压侧开关，其设置于该变压器的二次侧的第一臂；数个第二高压侧开关，其设置于该变压器的二次侧的第二臂；一电容器组，其设置于该变压器的二次侧，该电容器组包含两个电容器，且该两个电容器之间具有一连接点；及一双向开关，其连接于该变压器的二次侧的第二臂及该两个电容器的连接点之间；其中在该直流/直流转换器操作于升压模式时，将该数个低压侧开关以一第一固定责任周期进行操作，且该第一固定责任周期大于0.5，将该数个第一高压侧开关及数个第二高压侧开关进行截止，此时并导通该数个第一高压侧开关及数个第二高压侧开关的数个第一二极管及数个第二二极管，且将该双向开关进行切换导通及截止；或其中在该直流/直流转换器操作于降压模式时，将该数个低压侧开关进行截止，此时并导通该数个低压侧开关的数个二极管，而将该数个第一高压侧开关以一第二固定责任周期进行互补操作，且该第二固定责任周期小于0.5，且将该数个第二高压侧开关进行交替切换导通及截止，且将该双向开关进行切换导通及截止。...

【技术特征摘要】
2016.03.10 TW 1051073561.双向隔离式多阶直流-直流电能转换装置，其特征在于，包含：一直流/直流转换器，其包含一低压侧及一高压侧；一变压器，其设置于该直流/直流转换器，该变压器包含一次侧及二次侧，且该二次侧具有一第一臂及一第二臂，且该一次侧及二次侧对应于该低压侧及高压侧；一电感，其设置于该变压器的一次侧；数个低压侧开关，其设置于该变压器的一次侧；数个第一高压侧开关，其设置于该变压器的二次侧的第一臂；数个第二高压侧开关，其设置于该变压器的二次侧的第二臂；一电容器组，其设置于该变压器的二次侧，该电容器组包含两个电容器，且该两个电容器之间具有一连接点；及一双向开关，其连接于该变压器的二次侧的第二臂及该两个电容器的连接点之间；其中在该直流/直流转换器操作于升压模式时，将该数个低压侧开关以一第一固定责任周期进行操作，且该第一固定责任周期大于0.5，将该数个第一高压侧开关及数个第二高压侧开关进行截止，此时并导通该数个第一高压侧开关及数个第二高压侧开关的数个第一二极管及数个第二二极管，且将该双向开关进行切换导通及截止；或其中在该直流/直流转换器操作于降压模式时，将该数个低压侧开关进行截止，此时并导通该数个低压侧开关的数个二极管，而将该数个第一高压侧开关以一第二固定责任周期进行互补操作，且该第二固定责任周期小于0.5，且将该数个第二高压侧开关进行交替切换导通及截止，且将该双向开关进行切换导通及截止。2.根据权利要求1所述的双向隔离式多阶直流-直流电能转换装置，其特征在于，所述数个二极管反向并联于所述低压侧开关。3.根据权利要求1所述的双向隔离式多阶直流-直流电能转换装置，其特征在于，所述数个第一高压侧开关为两个第一开关，所述数个第二高压侧开关为两个第二开关。4.根据权利要求1所述的双向隔离式多阶直流-直流电能转换装置，其特征在于，所述双向开关连接于所述变压器的第二臂的两个第二开关之间的一连接点。5.根据权利要求1所述的双向隔离式多阶直流-直流电能转换装置，其特征在于，所述电容器组包含两电容器，且该两电容器的电容值相等。6.根据权利要求1所述的双向隔离式多阶直流-直流电能转换装置，其特征在于，所述双向开关包含两个第三开关。7.根据权利要求6所述的双向隔离式多阶直流-直流电能转换装置，其特征在于，所述两个第三开关形成一反向串接结构。8.根据权利要求6所述的双向隔离式多阶直流-直流电能转换装置，其特征在于，在操作于升压模式时，将所述数个低压侧开关以所述第一固定责任周期进行操作，且所述第一固定责任周期大于0.5，将所述数个第一高压侧开关及数个第二高压侧开关进行截止，此时并导通所述数个第一高压侧开关及数个第二高压侧开关的数个第一二极管及数个第二二极管，且将所述两个第三开关进行交替切换导通及截止。9.根据权利要求6所述的双向隔离式多阶直流-直流电能转换装置，其特征在于，在操作于降压模式时，将所述数个低压侧开关进行截止，此时并导通所述数个低压侧开关的数个二极管，将所述数个第一高压侧开关以所述第二固定责任周期进行互补操作，且所述第二固定责任周期小于0.5，且将所述数个第二高压侧开关进行交替切换导通及截止，且将所述两个第三开关进行切换导通及截止。10.根据权利要求1所述的双向隔离式多阶直流-直流电能转换装置，其特征在于，所述双向开关包含一二极管组及一第四开关，且该第四开关并联于该二极管组。11.根据权利要求10所述的双向隔离式多阶直流-直流电能转换装置，其特征在于，所述第四开关连接至所述两电容器之间的一连接点。12.根据权利要求10所述的双向隔离式多阶直流-直流电能转换装置，其特征在于，所述二极管组包含四个二极管，且该四个二极管连接形成一桥式结构。13.根据权利要求10所述的双向隔离式多阶直流-直流电能转换装置，其特征在于，在操作于升压模式时，将所述数个低压侧开关以所述第一固定责任周期进行操作，且所述第一固定责任周期大于0.5，而将所述数个第一高压侧开关及数个第二高压侧开关进行截止，此时并导通所述数个第一高压侧开关及数个第二高压侧开关的数个第一二极管及数个第二二极管，且将所述第四开关进行交替切换导通及截止。14.根据权利要求10所述的双向隔离式多阶直流-直流电能转换装置，其特征在于，在操作于降压模式时，将所述数个低压侧开关进行截止，此时并导通所述数个低压侧开关的数个二极管，将所述数个第一高压侧开关以所述第二固定责任周期进行互补操作，且所述第二固定责任周期小于0.5，且将所述数个第二高压侧开关进行交替切换导通及截止，且将所述第四开关进行交替切换导通及截止。15.根据权利要求1所述的双向隔离式多阶直流-直流电能转换装置，其特征在于，所述变压器的一次侧具有一电感，且该直流/直流转换器的操作减少该电感的电压变化。16.双向隔离式多阶直流-直流电能转换方法，其特征在于，包含：提供一直流/直流转换器，该直流/直流转换器包含一变压器，且该变压器包含一次侧及二次侧，且该一次侧及二次侧对应于一低压侧及一高压侧；在该直流/直流转换器操作于升压模式时，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋文荣，黄国芳，陈文钟，
申请(专利权)人：盈正豫顺电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71