TWI501530B - Single - switch zero - voltage switching series - parallel load - resonant step - up converter - Google Patents
Single - switch zero - voltage switching series - parallel load - resonant step - up converter Download PDFInfo
- Publication number
- TWI501530B TWI501530B TW102135823A TW102135823A TWI501530B TW I501530 B TWI501530 B TW I501530B TW 102135823 A TW102135823 A TW 102135823A TW 102135823 A TW102135823 A TW 102135823A TW I501530 B TWI501530 B TW I501530B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- current
- resonant
- capacitor
- diode
- inductor
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
本發明係有關於一種單開關零電壓切換串並聯負載共振式倍流型轉換器，特別係設有輸入電壓連接儲能電感串聯功率開關，再於功率開關並聯分流電容及一組共振槽，共振槽係由一共振電感與二共振電容串並聯所組成，共振槽之其中一共振電容並聯半橋整流器，最後再串並聯倍流型低通濾波器及負載；如此，利用單一個功率開關在零電壓或零電流切換下，可降低其切換損失，並具有柔性切換及昇壓的特性，以提高轉換器的操作效率。
按，一般直流對直流轉換器為換直流電壓到另一個不同直流電壓位準的電力電子電路，在許多依靠電池供電的行動裝置中都有其蹤影，設置在這些行動裝置上的電源轉換器，首要的目標就是要儘可能的提升轉換效率，並有效的降低電路元件的損耗。
傳統的轉換器，為了要減少濾波元件的體積，而提高開關的切換頻率，更加上傳統轉換器在開關切換時，在轉態期間開關上的電壓與電流不為零，所以，高頻切換使開關轉態發生更加的頻繁，而使得開關元件的切換損失增加，這不僅是造成了能源的浪費，也會使轉換器產生不必要的熱量，為了改善以上問題，可使用具有柔性切換特性的轉換器，柔性
切換電路中利用電感及電容組成的共振電路，會使開關上的電壓及電流在降至零時才進行切換，而要使開關操作於零電壓或零電流，必需在轉換器電路中使用適當參數的切換頻率、電感及電容，使轉換器電路整體效率提高，開關切換時造成的切換損失也會大幅的降低；緣此，本發明人有鑑於習知傳統轉換器存在有如上述之缺失，乃潛心研究、改良，遂得以首先發明本發明。
本發明之主要目的，係在提供一種利用單一個功率開關在零電壓或零電流切換下，可降低其切換損失，並具有柔性切換及昇壓的特性，以提高轉換器的操作效率之單開關零電壓切換串並聯負載共振式倍流型轉換器。以及，本發明揭示之倍流型低通濾波器主要可輸出一個具2倍電流值之輸出電流。
本發明之特徵係在：輸入電壓連接儲能電感串聯功率開關，再於功率開關並聯分流電容及一組共振槽，共振槽係由一共振電感與二共振電容串並聯所組成，共振槽之其中一共振電容並聯半橋整流器，最後再串並聯倍流型低通濾波器及負載。
1‧‧‧共振槽
2‧‧‧半橋整流器
3‧‧‧倍流型低通濾波器
V in
‧‧‧輸入電壓
i in
‧‧‧輸入電流
V Gs
‧‧‧方波驅動電壓
L f
‧‧‧儲能電感
v Lf
‧‧‧儲能電感電壓
i Lf
‧‧‧儲能電感電流
S
‧‧‧功率開關
V DS
‧‧‧開關電壓
i S
‧‧‧開關電流
C
‧‧‧分流電容
v C
‧‧‧分流電容電壓
i C
‧‧‧分流電容電流
L v
‧‧‧共振電感
v Lv
‧‧‧共振電感電壓
i Lv
‧‧‧共振電感電流
C p
、C s
‧‧‧共振電容
v Cp
、v Cs
‧‧‧共振電容電壓
i Cp
、i Cs
‧‧‧共振電容電流
v a
‧‧‧共振槽輸入電壓
v b
‧‧‧共振槽輸出電壓
i b
‧‧‧共振槽輸出電流
D1
、D2
‧‧‧二極體
v D1
、v D2
‧‧‧二極體電壓
i D1
、i D2
‧‧‧二極體電流
L p
、L s
‧‧‧倍流型濾波電感
v Lp
、v Ls
‧‧‧倍流型濾波電感電壓
i Lp
、i Ls
‧‧‧倍流型濾波電感電流
i LT
‧‧‧倍流型濾波電感後電流
C O
‧‧‧濾波電容
v Co
‧‧‧濾波電容電壓
i Co
‧‧‧濾波電容電流
R
‧‧‧負載
V o
‧‧‧輸出電壓
i o
‧‧‧輸出電流
第一圖所示係為本發明實施例之電路圖。
第二圖所示係為本發明實施例之主要元件波形圖(一)。
第三圖所示係為本發明實施例之主要元件波形圖(二)。
第四圖所示係為本發明實施例工作模式一之電路圖。
第五圖所示係為本發明實施例工作模式二之電路圖。
第六圖所示係為本發明實施例工作模式三之電路圖。
第七圖所示係為本發明實施例工作模式四之電路圖。
第八圖所示係為本發明實施例工作模式五之電路圖。
第九圖所示係為本發明實施例工作模式六之電路圖。
第十圖所示係為本發明實施例工作模式七之電路圖。
第十一圖所示係為本發明實施例工作模式八之電路圖。
第十二圖所示係為本發明實施例工作模式九之電路圖。
第十三圖所示係為本發明實施例工作模式十之電路圖。
第十四圖所示係為本發明實施例驅動電壓V GS
與開關電壓v DS
之實測波形圖。
第十五圖所示係為本發明實施例輸入電壓V in
與輸入電流i in
之實測波形圖。
第十六圖所示係為本發明實施例儲能電感電壓v Lf
與儲能電感電流i Lf
之實測波形圖。
第十七圖所示係為本發明實施例開關電壓v DS
與開關電流i S
之實測波形圖。
第十八圖所示係為本發明實施例分流電容電壓v C
與分流電容電流i C
之實測波形圖。
第十九圖所示係為本發明實施例共振電感電壓v Lv
與共振電感電流i Lv
之實測波形圖。
第二十圖所示係為本發明實施例共振電容電壓v Cp
與共振電容電流i Cp
之實測波形圖。
第二十一圖所示係為本發明實施例共振電容電壓v Cs
與共振電容電流i Cs
之實測波形圖。
第二十二圖所示係為本發明實施例共振槽輸入電壓v a
與共振槽輸出電壓v b
之實測波形圖。
第二十三圖所示係為本發明實施例共振槽輸出電壓v b
與共振槽輸出電流i b
之實測波形圖。
第二十四圖所示係為本發明實施例二極體電壓v D1
與二極體電流i D1
之實測波形圖。
第二十五圖所示係為本發明實施例二極體電壓v D2
與二極體電流i D2
之實測波形圖。
第二十六圖所示係為本發明實施例倍流型濾波電感電壓v Lp
與倍流型濾波電感電流i Lp
之實測波形圖。
第二十七圖所示係為本發明實施例倍流型濾波電感電壓v Ls
與倍流型濾波電感電流i Ls
之實測波形圖。
第二十八圖所示係為本發明實施例倍流型濾波電感後電壓v LT
與倍流型濾波電感後電流i LT
之實測波形圖。
第二十九圖所示係為本發明實施例共振槽輸出電流i b
與倍流型濾波電感後電流i LT
之實測波形圖。
第三十圖所示係為本發明實施例濾波電容電壓v Co
與濾波電容電流i Co
之實測波形圖。
第三十一圖所示係為本發明實施例輸出電壓V O
與輸出電流i O
之實測波形圖。
有關本發明為達上述之使用目的與功效，所採用之技術手段，茲舉出較佳可行之實施例，並配合圖式所示，詳述如下：本發明之實施例，請參閱第一圖所示，主要係設有輸入電壓V in
連接儲能電感L f
串聯功率開關S
，功率開關S
係設為MOSFET電晶體開關，再於功率開關S
並聯分流電容C
及一組共振槽1，共振槽1係由一共振電感L v
與二共振電容C p
、C s
串並聯所組成，共振槽1之其中一共振電容C s
並聯半橋整流器2，半橋整流器2係設有二二極體D1
、D2
所組成，半橋整流器2之二極體D1
、D2
係為快速恢復二極體(Fast Recovery)或蕭特基二極體(Schottky)，最後再串並聯倍流型低通濾波器3及負載R
，倍流型低通濾波器3係設有二倍流型濾波電感L p
、L s
與一濾波電容C O
所組成。
使用時，請參閱第一~三圖所示，首先在輸入電壓V in
(直流電源側)輸入一直流電壓，其輸入電流i in
經過儲能電感L f
後將直流電壓轉換成一穩定的儲能電感電流i Lf
，再驅動功率開關S
切換導通，功率開關S
選擇MOSFET電晶體開關，其內寄生之反向二極體可配合電路工作模式之動作，而共振槽1係由一共振電感L v
與二共振電容C p
、C s
串並聯所組成，經由功率開關S
的切換，並提供共振槽1一方波驅動電壓V Gs
，利用共振電感L v
與共振電容C p
、C s
使其產生震盪，進而達到零電流切換的目的，以減少電路之切換損失，當共振槽1經由共振後產生一高頻交流電壓，此時利用並聯於共振槽1之半橋整流器2將此高頻交流電壓轉換成直流電壓，再經過倍流型低通濾波器3調節電壓值及濾除高頻雜訊，以提供負載R
一穩定的直流輸出電壓
V o
，並可藉著調整功率開關S
的切換頻率與工作週期來控制轉換器的輸出電壓V o
、輸出電流i o
；因電路是操作於高頻的工作模式下，所以輸出端半橋整流器2之整流二極體D1
、D2
所需的逆向恢復時間必須很短，才能配合高頻的操作模式，故採用快速恢復二極體(Fast Recovery)或蕭特基二極體(Schottky)；又因電路屬於串並聯負載共振式倍流型轉換器之電路架構，此種電路架構具有昇壓的特性，可以提昇輸出電壓V o
，並且提高輸出電流i o
。
本發明依其工作模式一~十，可得第四~十三圖，而此十個工作模式分別為：
一、工作模式一(t 0 t
<t 1
)，如第二~四圖所示，當驅動電壓V GS
為高電位，功率開關S
導通，分流電容C
上並無電流，此時電流反向流經功率開關S
上的二極體，故功率開關電流i s
由負值開始上升，共振電感電流i Lv
與共振電容電流i Cp
向共振槽輸出電流i b
、共振電容電流i Cs
分流；由於共振電容電壓v Cs
為大於零，故二極體D 1
截止，二極體D 2
導通，此時串並聯負載側電流迴路為：共振槽輸出電流i b
→倍流型濾波電感電流i Lp
→倍流型濾波電感電流i Ls
與倍流型濾波電感電流i Lp
合成為倍流型濾波電感後電流i LT
→分流成濾波電容電流i Co
與輸出電流i O
→二極體電流i D2
形成迴路，當功率開關電流i s
上升至零時，進入工作模式二。
二、工作模式二(t 1 t
<t 2
)，如第二、三、五圖所示，當驅動電壓V GS
為高電位，功率開關S
導通，分流電容C
上並無電流，功率開關電流i s
由零開始上升，此時共振槽輸出電流i b
等於共振電感電流i Lv
加共振電容電流i Cp
減掉共振電容電流i Cs
；由於共振電容電壓v Cs
為大於零，故二極體D 1
截止，
二極體D 2
導通，此時串並聯負載側電流迴路為：共振槽輸出電流i b
→倍流型濾波電感電流i Lp
→倍流型濾波電感電流i Ls
與倍流型濾波電感電流i Lp
合成為倍流型濾波電感後電流i LT
→分流成濾波電容電流i Co
與輸出電流i O
→二極體電流i D2
形成迴路，當共振電容電流i cs
下降至零時，進入工作模式三。
三、工作模式三(t 2 t
<t 3
)，如第二、三、六圖所示，當驅動電壓V GS
為高電位，功率開關S
導通，分流電容C
上並無電流，功率開關電流i s
為正值，此時共振槽輸出電流i b
等於共振電感電流i Lv
加共振電容電流i Cp
加上共振電容電流i Cs
；由於共振電容電壓v Cs
為大於零，故二極體D 1
截止，二極體D 2
導通，此時串並聯負載側電流迴路為：共振槽輸出電流i b
→倍流型濾波電感電流i Lp
→倍流型濾波電感電流i Ls
與倍流型濾波電感電流i Lp
合成為倍流型濾波電感後電流i LT
→分流成濾波電容電流i Co
與輸出電流i O
→二極體電流i D2
形成迴路，當共振電感電流i Lv
與共振電容電流i Cp
下降至零時，進入工作模式四。
四、工作模式四(t 3 t
< t4
)，如第二、三、七圖所示，當驅動電壓V GS
為高電位，功率開關S
導通，分流電容C
上並無電流，功率開關電流i s
為正值，此時共振槽輸出電流i b
等於共振電容電流i Cs
減去共振電感電流i Lv
減去共振電容電流i Cp
；由於共振電容電壓v Cs
為大於零，故二極體D 1
截止，二極體D 2
導通，此時串並聯負載側電流迴路為：共振槽輸出電流i b
→倍流型濾波電感電流i Lp
→倍流型濾波電感電流i Ls
與倍流型濾波電感電流i Lp
合成為倍流型濾波電感後電流i LT
→分流成濾波電容電流i Co
與輸出電流i O
→二極體電流i D2
形成迴路，當共振槽輸出電流i b
下降至零時，進入工作模式五。
五、工作模式五(t 4 t
<t 5
)，如第二、三、八圖所示，當驅動電
壓V GS
為高電位，功率開關S
導通，分流電容C
上並無電流，功率開關電流i s
為正值，此時共振電感電流i Lv
與共振電容電流i Cp
反向流經功率開關S
，流回共振電容C s
；由於共振電容電壓v Cs
為小於零，故二極體D 2
截止，二極體D 1
導通，此時串並聯負載側電流迴路為：二極體電流i D1
→倍流型濾波電感電流i Lp
→倍流型濾波電感電流i Ls
與倍流型濾波電感電流i Lp
合成為倍流型濾波電感後電流i LT
→分流成濾波電容電流i Co
與輸出電流i o
→二極體電流i D1
，再逆流回共振槽1形成迴路，當共振電容電流i cs
上升至零時，進入工作模式六。
六、工作模式六(t 5 t
<t 6
)，如第二、三、九圖所示，當驅動電壓V GS
為高電位，功率開關S
導通，分流電容C
上並無電流，功率開關電流i s
為正值，此時共振電感電流i Lv
與共振電容電流i Cp
反向流回功率開關S
；由於共振電容電壓v Cs
小於零，故二極體D 2
截止，二極體D 1
導通，此時串並聯負載側電流迴路為：二極體電流i D1
→倍流型濾波電感電流i Lp
→倍流型濾波電感電流i Ls
與倍流型濾波電感電流i Lp
合成為倍流型濾波電感後電流i LT
→分流成濾波電容電流i Co
與輸出電流i o
→二極體電流i D1
，再逆流回共振槽1形成迴路，當共振電感電流i Lv
與共振電容電流i Cp
上升至零時，進入工作模式七。
七、工作模式七(t 6 t
<t 7
)，如第二、三、十圖所示，當驅動電壓V GS
為高電位，功率開關S
導通，分流電容C
上並無電流，功率開關電流i s
為正值；由於共振電容電壓v Cs
小於零，故二極體D 2
截止，二極體D 1
導通，此時串並聯負載側電流迴路為：二極體電流i D1
→倍流型濾波電感電流i Lp
→倍流型濾波電感電流i Ls
與倍流型濾波電感電流i Lp
合成為倍流型濾波電感後電流i LT
→分流成濾波電容電流i Co
與輸出電流i o
→二極體電流i D1
，再逆流回共
振電容C s
形成迴路，當驅動電壓V GS
由高電位轉為低電位時，功率開關S
截止，進入工作模式八。
八、工作模式八(t 7 t
<t 8
)，如第二、三、十一圖所示，當驅動電壓V GS
為低電位，功率開關S
截止，此時共振電感電流i Lv
與共振電容電流i Cp
反向流經分流電容C
，並和儲能電感電流i Lf
同時對分流電容C
充電，分流電容電壓v C
開始由零上升；由於共振電容電壓v Cs
為零，故二極體D 1
與二極體D 2
同時導通，此時串並聯負載側電流迴路為：倍流型濾波電感電流i Lp
與倍流型濾波電感電流i Ls
合成為倍流型濾波電感後電流i LT
→分流成濾波電容電流i Co
與輸出電流i o
→分流成二極體電流i D1
與二極體電流i D2
，再逆流回共振槽1形成迴路。當共振槽輸出電流i b
上升降至零時，進入工作模式九。
九、工作模式九(t 8 t
<t 9
)，如第二、三、十二圖所示，當驅動電壓V GS
為低電位，功率開關S
截止，此時儲能電感電流i Lf
經分流電容C
並充電；由於共振電容電壓v Cs
為零，故二極體D 1
與D 2
同時導通，此時串並聯負載側電流迴路為：共振槽輸出電流i b
→倍流型濾波電感電流i Lp
與倍流型濾波電感電流i Ls
合成為倍流型濾波電感後電流i LT
→分流成濾波電容電流i Co
與輸出電流i o
→分流成二極體電流i D1
與二極體電流i D2
，當共振電容電流i cs
由零開始上升時，進入工作模式十。
十、工作模式十(t 9 t
<t 10
)，如第二、三、十三圖所示，當驅動電壓V GS
為低電位，功率開關S
截止，分流電容電壓v C
開始下降，此時共振槽輸出電流i b
等於共振電感電流i Lv
加共振電容電流i Cp
減去共振電容電流i Cs
；由於共振電容電壓v Cs
為大於零，故二極體D 1
截止，二極體D 2
導通，此時串並
聯負載側電流迴路為：共振槽輸出電流i b
→倍流型濾波電感電流i Lp
與倍流型濾波電感電流i Ls
合成為倍流型濾波電感後電流i LT
→分流成濾波電容電流i Co
與輸出電流i o
→二極體電流i D2
，當驅動電壓V GS
由低電位轉為高電位時，功率開關S
導通，回到工作模式一，完成工作模式的循環。
而驅動電壓V GS
與開關電壓v DS
之實測波形圖，如第十四圖所示，其CH1：X軸：2.5μs/div、Y軸：10V/div；CH2：X軸：2.5μs/div、Y軸：100V/div。
而輸入電壓V in
與輸入電流i in
之實測波形圖，如第十五圖所示，其CH1：X軸：2.5μs/div、Y軸：20V/div；CH2：X軸：2.5μs/div、Y軸：1A/div。
而儲能電感電壓v Lf
與儲能電感電流i Lf
之實測波形圖，如第十六圖所示，其CH1：X軸：2.5μs/div、Y軸：100V/div；CH2：X軸：2.5μs/div、Y軸：1A/div。
而開關電壓v DS
與開關電流i S
之實測波形圖，如第十七圖所示，其CH1：X軸：2.5μs/div、Y軸：200V/div；CH2：X軸：2.5μs/div、Y軸：2A/div。
而分流電容電壓v C
與分流電容電流i C
之實測波形圖，如第十八圖所示，其CH1：X軸：2.5μs/div、Y軸：200V/div；CH2：X軸：2.5μs/div、Y軸：1A/div。
而共振電感電壓v Lv
與共振電感電流i Lv
之實測波形圖，如第十九圖所示，其CH1：X軸：2.5μs/div、Y軸：200V/div；CH2：X軸：2.5μs/div、
Y軸：2A/div。
而共振電容電壓v Cp
與共振電容電流i Cp
之實測波形圖，如第二十圖所示，其CH1：X軸：2.5μs/div、Y軸：20V/div；CH2：X軸：2.5μs/div、Y軸：2A/div。
而共振電容電壓v Cs
與共振電容電流i Cs
之實測波形圖，如第二十一圖所示，其CH1：X軸：2.5μs/div、Y軸：100V/div；CH2：X軸：2.5μs/div、Y軸：2A/div。
而共振槽輸入電壓v a
與共振槽輸出電壓v b
之實測波形圖，如第二十二圖所示，其CH1：X軸：2.5μs/div、Y軸：200V/div；CH2：X軸：2.5μs/div、Y軸：200V/div。
而共振槽輸出電壓v b
與共振槽輸出電流i b
之實測波形圖，如第二十三圖所示，其CH1：X軸：2.5μs/div、Y軸：200V/div；CH2：X軸：2.5μs/div、Y軸：2A/div。
而二極體電壓v D1
與二極體電流i D1
之實測波形圖，如第二十四圖所示，其CH1：X軸：2.5μs/div、Y軸：100V/div；CH2：X軸：2.5μs/div、Y軸：2A/div。
而二極體電壓v D2
與二極體電流i D2
之實測波形圖，如第二十五圖所示，其CH1：X軸：2.5μs/div、Y軸：50V/div；CH2：X軸：2.5μs/div、Y軸：2A/div。
而倍流型濾波電感電壓v Lp
與倍流型濾波電感電流i Lp
之實測波形圖，如第二十六圖所示，其CH1：X軸：2.5μs/div、Y軸：100V/div；CH2：
X軸：2.5μs/div、Y軸：1A/div。
而倍流型濾波電感電壓v Ls
與倍流型濾波電感電流i Ls
之實測波形圖，如第二十七圖所示，其CH1：X軸：2.5μs/div、Y軸：100V/div；CH2：X軸：2.5μs/div、Y軸：1A/div。
而倍流型濾波電感後電壓v LT
與倍流型濾波電感後電流i LT
之實測波形圖，如第二十八圖所示，其CH1：X軸：2.5μs/div、Y軸：20V/div；CH2：X軸：2.5μs/div、Y軸：1A/div。
而共振槽輸出電流i b
與倍流型濾波電感後電流i LT
之實測波形圖，如第二十九圖所示，其CH1：X軸：2.5μs/div、Y軸：2A/div；CH2：X軸：2.5μs/div、Y軸：1A/div。
而濾波電容電壓v Co
與濾波電容電流i Co
之實測波形圖，如第三十圖所示，其CH1：X軸：2.5μs/div、Y軸：20V/div；CH2：X軸：2.5μs/div、Y軸：1A/div。
而輸出電壓V O
與輸出電流i O
之實測波形圖，如第三十一圖所示，其CH1：X軸：2.5μs/div、Y軸：20V/div；CH2：X軸：2.5μs/div、Y軸：1A/div。
本發明經由選擇適當的元件參數、切換頻率以及共振頻率，使功率開關S
可以操作於零電壓或零電流的狀態，以降低功率開關S
在高頻切換時的功率損失，亦可改善功率開關S
的散熱問題，同時提升直流轉換直流的效率；本發明只使用一個功率開關S
作切換，有別於一般傳統需使用二個開關切換，不僅可節省一組開關驅動電路，也減少了一個開關的切換損
耗，本發明工作於高頻環境下，所以使得電路元件體積可以縮小，並使成本降低，重量也相對變輕；如此，利用單一個功率開關S
在零電壓或零電流切換下，可降低其切換損失，並具有柔性切換及昇壓的特性，以提高轉換器的操作效率。
綜上所述，本發明實施例確實已能達到所預期之目的及使用功效，且未見有相同結構特徵公知、公用在先者，故本發明當能符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，懇請早日審結，並核賜專利，實深任感荷。
1‧‧‧共振槽
2‧‧‧半橋整流器
3‧‧‧倍流型低通濾波器
V in
‧‧‧輸入電壓
i in
‧‧‧輸入電流
V Gs
‧‧‧方波驅動電壓
L f
‧‧‧儲能電感
v Lf
‧‧‧儲能電感電壓
i Lf
‧‧‧儲能電感電流
S
‧‧‧功率開關
V DS
‧‧‧開關電壓
i S
‧‧‧開關電流
C
‧‧‧分流電容
v C
‧‧‧分流電容電壓
i C
‧‧‧分流電容電流
L v
‧‧‧共振電感
v Lv
‧‧‧共振電感電壓
i Lv
‧‧‧共振電感電流
C p
、C s
‧‧‧共振電容
v Cp
、v Cs
‧‧‧共振電容電壓
i Cp
、i Cs
‧‧‧共振電容電流
v a
‧‧‧共振槽輸入電壓
v b
‧‧‧共振槽輸出電壓
i b
‧‧‧共振槽輸出電流
D1
、D2
‧‧‧二極體
v D1
、v D2
‧‧‧二極體電壓
i D1
、i D2
‧‧‧二極體電流
L p
、L s
‧‧‧倍流型濾波電感
v Lp
、v Ls
‧‧‧倍流型濾波電感電壓
i Lp
、i Ls
‧‧‧倍流型濾波電感電流
i LT
‧‧‧倍流型濾波電感後電流
C O
‧‧‧濾波電容
v Co
‧‧‧濾波電容電壓
i Co
‧‧‧濾波電容電流
R
‧‧‧負載
V o
‧‧‧輸出電壓
i o
‧‧‧輸出電流
Claims (3)
- 一種單開關零電壓切換串並聯負載共振式倍流型轉換器，主要係包含有：一輸入電壓，該輸入電壓包含有一正電端與一負電端；一儲能電感，該輸入電壓之正電端係電性連接該儲能電感之一端；一功率開關，該功率開關之一端係電性連接該儲能電感之另一端；一分流電容，該分流電容之一端係電性連接該儲能電感之另一端與該功率開關之一端；一組共振槽，包含有一共振電感、一第一共振電容與一第二共振電容，該共振電感之一端係電性連接該分流電容之一端，該共振電感之另一端係電性連接該第一共振電容之一端，該第一共振電容之另一端係電性連接該第二共振電容之一端，該第二共振電容之另一端係電性連接該分流電容之另一端與該功率開關之另一端、該輸入電壓之負電端；一半橋整流器，該半橋整流器係並聯該第二共振電容，其中，該半橋整流器係包含有一第一二極體與一第二二極體；一倍流型低通濾波器，該倍流型低通濾波器係電性連接該半橋整流器，且輸出一個具2倍電流值之輸出電流，其中，該倍流型低通濾波器係包含有一第一倍流型濾波電感、一第二倍流型濾波電感與一濾波電容，該第一二極體之陰極端係電性連接該第一倍流型濾波電感之一端，該第一二極體之陽極端係電性連接該第二二極體之陽極端，該第二二極體之陰極端係電性連接該第二倍流型濾波電感之一端，該第二倍流型濾波電感之另一端係電性連接該第一倍流型濾波電感之另一端與該濾波電容之一端，該濾波電容之 另一端係電性連接該第一二極體之陽極端與該第二二極體之陽極端；一負載，該負載係並聯該濾波電容；如此，利用單一個功率開關在零電壓或零電流切換下，可降低其切換損失，並具有柔性切換及昇壓的特性，以提高轉換器的操作效率。
- 如申請專利範圍第1項所述之單開關零電壓切換串並聯負載共振式倍流型轉換器，其中，該功率開關係設為MOSFET電晶體開關。
- 如申請專利範圍第1項所述之單開關零電壓切換串並聯負載共振式倍流型轉換器，其中，該第一二極體與該第二二極體係為快速恢復二極體或蕭特基二極體。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW102135823A TWI501530B (zh) | 2013-10-03 | 2013-10-03 | Single - switch zero - voltage switching series - parallel load - resonant step - up converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW102135823A TWI501530B (zh) | 2013-10-03 | 2013-10-03 | Single - switch zero - voltage switching series - parallel load - resonant step - up converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201515376A TW201515376A (zh) | 2015-04-16 |
| TWI501530B true TWI501530B (zh) | 2015-09-21 |
Family
ID=53437782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW102135823A TWI501530B (zh) | 2013-10-03 | 2013-10-03 | Single - switch zero - voltage switching series - parallel load - resonant step - up converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI501530B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10103647B2 (en) | 2016-08-17 | 2018-10-16 | Industrial Technology Research Institute | Sensorless measurement method and device for filter capacitor current by using a state observer |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200941909A (en) * | 2007-12-07 | 2009-10-01 | Osram Gmbh | A resonant power converter and related method |
| TWI356574B (en) * | 2007-12-21 | 2012-01-11 | Glacialtech Inc | Forward converter with self-driven synchronous-rec |
| TW201246768A (en) * | 2011-05-04 | 2012-11-16 | Univ Kun Shan | Mixed resonant converter of single-switch current source |
-
2013
- 2013-10-03 TW TW102135823A patent/TWI501530B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200941909A (en) * | 2007-12-07 | 2009-10-01 | Osram Gmbh | A resonant power converter and related method |
| TWI356574B (en) * | 2007-12-21 | 2012-01-11 | Glacialtech Inc | Forward converter with self-driven synchronous-rec |
| TW201246768A (en) * | 2011-05-04 | 2012-11-16 | Univ Kun Shan | Mixed resonant converter of single-switch current source |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10103647B2 (en) | 2016-08-17 | 2018-10-16 | Industrial Technology Research Institute | Sensorless measurement method and device for filter capacitor current by using a state observer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201515376A (zh) | 2015-04-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Altintaş et al. | A novel zvt-zct-pwm boost converter | |
| Do | Soft-switching SEPIC converter with ripple-free input current | |
| CN101505107B (zh) | 基于llc串联谐振的低电压应力单级ac-dc变换器 | |
| Lee et al. | Soft-switching two-switch resonant AC–DC converter with high power factor | |
| Do | A zero-voltage-switching DC–DC converter with high voltage gain | |
| TWI443956B (zh) | Zero Voltage Switching DC Power Supply | |
| Nan et al. | High frequency active-clamp buck converter for low power automotive applications | |
| TWI452811B (zh) | Single - stage single - switch power conversion device | |
| TWI482411B (zh) | Current fed single load switch series resonant converter doubler | |
| TWI501530B (zh) | Single - switch zero - voltage switching series - parallel load - resonant step - up converter | |
| CN101499732B (zh) | 一种单级半桥ac-dc变换器 | |
| Wu et al. | Analysis and design for a new ZVS dc–dc converter with active clamping | |
| US8937463B2 (en) | Common-core power factor correction resonant converter | |
| Zhu et al. | High Step-up SEPIC Converters Based on a Family of Coat Circuit | |
| TWI506938B (zh) | Single - switch - type load - sharing resonator | |
| TWI430555B (zh) | Class E DC - to - DC converter | |
| JP2013188090A (ja) | ハーフブリッジ型ｄｃ／ｄｃコンバータ | |
| CN106712548B (zh) | 三相单级升降压整流变换器 | |
| CN201345618Y (zh) | 一种单级半桥ac-dc变换器 | |
| TWI485962B (zh) | Zero Current Switching Parallel Load Resonant Converter | |
| CN203708132U (zh) | 一种直流-交流变换电路 | |
| TWI536726B (zh) | Single switching switch zero - current switching series - parallel resonant converter | |
| KR101022647B1 (ko) | 공진 회로를 이용한 저손실 고효율의 대용량 충전기 | |
| Hsu et al. | Novel active clamping step-down DC-DC converter with lower voltage stress | |
| TWI475791B (zh) | Single - switch zero - current switching series - connected resonant converter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |