TWI556556B - 低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器 - Google Patents

Description

低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器

本發明創作為一種與直流轉換器有關，尤指一種低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器。

為充分使用光伏發電系統能源，低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器常做為前級電路，以進行最大功率點追蹤(Maximum Power Point Tracking,MPPT.)控制；雖然現有文獻中亦提出許多電流漣波消除技術，然而透過這些技術將會增加額外元件，使電路複雜度及成本增加。

現今人們花上更多的心力關注在能源與環境的議題上，石化燃料是一種有限且會對環境造成污染影響問題的能源[1]，因此，微電網與再生資源已被廣泛的利用，如水力、風力發電機、燃料電池與光伏發電系統(PV)，在各種再生能源中，光伏發電系統(PV)擁有比其他發電方式對環境更多的益處，在地球上，太陽能是最充分的能量來源而光伏發電系統(PV)並不會產生噪音與溫室氣體，除此之 外，更能被易於安裝使用與高的可靠性，根據2013光伏發電系統狀態報告中[2]，光伏發電系統(PV)全球累計安裝量大約為137全球升溫潛能值(GWp)，相較於2011年成長了兩倍之多。快速成長的現象也顯示了使用光伏發電系統(PV)的趨勢。

然而，光伏發電系統(PV)產生的電力伴隨著氣候的狀態而改變，此外，光伏發電系統(PV)的電流電壓特性曲線為非線性的，因此必須要在光伏發電系統(PV)中設計使用最大功率點追蹤法則，有幾個最大功率點追蹤的方法已被提出，像是擾動與觀察法(P&O)[3-6]，增益電導(INC)[6-8]，線電流控制法[9]，dP/dV或dP/dI回授控制法[10,11]等，上述幾個最大功率追蹤法的比較結果可參閱參考文獻[12,13]。

光伏發電系統(PV)的電力轉換裝置通常與交換式轉換器做連接，而交換式轉換器必然伴隨電流漣波的產生，電流漣波可能會造成最大功率追蹤法的效率降低，因此，可預期進行最大功率追蹤的過程中，大部分的時間無法真正的擷取出最大功率。

此外，光伏發電系統(PV)之供電隨著陽光強弱而變化，因此其輸出電壓如果不是串聯很多模組時，當陽光轉弱時其端電壓可能低於外部端電壓，而無法使用降壓轉換器輸出功率，同樣當光伏系統採用升壓轉換器，則其輸出電壓便受限於必須高於輸入電壓之 限制，因此較理想的應用，就需要選擇升降壓式轉換器。

幾個傳統的轉換器已經具有升降壓的功能，像是習用的升降壓轉換器，如Ćuk轉換器，sepic轉換器等[14,15]，另一方面新型式的升降壓轉換器也有被提出[16-20]，在文獻[16-18]中的升降壓型轉換器為了增加轉換器的轉換效能而提出可彈***錯的功能，然而，這些轉換器不能從處理與輸入和輸出中幫助消除電流漣波的問題，此外，採用更多的組件為了達到彈***錯的功能會明顯的增加電路的複雜性，在文獻[19,20]中，KY升降壓型轉換器被提出，不過，在不同的操作模式下轉移電容上的電壓會很快的改變，而這個電容電壓將為同時轉換造成巨大的電流尖波並造成EMI的問題。

另一方面，為使輸入電流漣波轉換的設計考慮到廣泛利用在像是光伏發電系統(PV)、燃料電池與蓄電池等可再生能源上，大的電流漣波或脈衝電流可能縮短這些資源的生命週期或是降低輸出電壓的穩定性，因此多元的方法已被提出來解決電流漣波之問題，像是主動濾波器[21-23]，交錯技術[24-26]，耦合電感[27,28]和消除電流漣波的輔助電路[29,30]，透過這些方法可能緩解電流漣波的問題，但必然會增加電路的複雜性，以及成本與控制的難度。

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本發明之目的即針對上述電路既有的缺點，解決上述電路所發生的問題，並達到改善電路中的轉換效率，簡化電路結構等要求，而提出一種低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器。

一種低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器，適用於電性連接在一具有正極及一負極的直流電壓源與一具有一負載第一端及一負載第二端之負載，並包含：一輸入電感，具有一與該正極電性連接的輸入電感第一端及一輸入電感第二端；一轉移電感，具有一與該負極及該負載第一端電性連接且形成一第一節點的轉移電感第一端，及一轉移電感第二端；一第一主動開關，具有一與該輸入電感第二端電性連接且形成一第二節點的第一主動開關第一端，及一與該轉移電感第二端電性連接且形成一第三節點的受控與第一主動開關的第一端導通或切斷之第一主動開關第二端；一輸出電容，具有一電 性連接於該第一節點的輸出電容第一端，及一與該負載第二端電性連接且形成一第四節點的輸出電容第二端；一第一二極體，具有一電性連接於該第三節點的第一二極體陰極端，及一電性連接於該第四節點的第一二極體陽極端；一輔助電容，具有一電性連接於該第二節點的輔助電容第一端，及一電性連接於該第四節點的輔助電容第二端。

其中，該轉移電感、該第一主動開關及該第一二極體可擴充至n相(Phase)，n為一正整數，其第n相(Phase)包括有：一第n相(Phase)主動開關，具有一第n相(Phase)主動開關第一端，及一第n相(Phase)主動開關第二端，該第n相(Phase)主動開關第一端電性連接該第二節點，而各相主動開關之控制可為同步式或交錯式導通或切斷；一第n相(Phase)轉移電感，具有一第n相(Phase)轉移電感第一端，及一第n相(Phase)轉移電感第二端，該第n相(Phase)轉移電感第一端電性連接於該第一節點，該第n相(Phase)轉移電感第二端與該第n相(Phase)主動開關第二端電性連接並形成一第n相(Phase)第三節點；一第n相(Phase)二極體，具有一第n相(Phase)二極體陽極端，及一第n相(Phase)二極體陰極端，該第n相(Phase)二極體陰極端電性連接於該第n相(Phase)第三節點，該第n相(Phase)二極體陽極端電性連接於該第四節點。

其中，該第一二極體可替換為一第一替換主動開關，該第一替換主動開關具有一第一替換主動開關第一端及一第一替換主動開關第二端，該第一替換主動開關第一端電性連接於該第三節點，該第一替換主動開關第二端電性連接於該第四節點，而此替代主動開關之導通與切斷控制則與第一主動開關之控制互補。

其中，該第n相(Phase)二極體可替換為一第n相(Phase)替換主動開關，該第n相(Phase)替換主動開關具有一第n相(Phase)替換主動開關第一端及一第n相(Phase)替換主動開關第二端，該第n相(Phase)替換主動開關第一端電性連接於該第n相(Phase)第三節點，該第n相(Phase)替換主動開關第二端電性連接於該第四節點，而此第n相替換主動開關之控制則與第n相主動開關之控制為互補。

本發明亦提供另一種低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器，適用於電性連接在一具有正極及一負極的直流電壓源與一具有一負載第一端及一負載第二端之負載，並包含：一輸入電感，具有一與該負極電性連接的輸入電感第一端，及一與該負載第一端電性連接且形成一第一節點的輸入電感第二端；一轉移電感，具有一電性連接於該第一節點的轉移電感第一端及一轉移電感第二端；一輸出電容，具有一電性連接於該第一節點的輸出電容第 一端，及一與該負載第二端電性連接且形成一第四節點的輸出電容第二端；一輔助電容，具有一與該正極電性連接且形成一第二節點的輔助電容第一端及一電性連接於該第四節點的輔助電容第二端；一第一主動開關，具有一電性連接於該第二節點的第一主動開關第一端，及一與該轉移電感第二端電性連接且形成一第三節點的受控制與第一主動開關導通或切斷的第一主動開關第二端；一第一二極體，具有一電性連接於該第三節點的第一二極體陰極端，及一電性連接於該第四節點的第一二極體陽極端。

其中，該轉移電感、該第一主動開關及該第一二極體可擴充至n相(Phase)，n為一正整數，其第n相(Phase)包括有：一第n相(Phase)主動開關，具有一第n相(Phase)主動開關第一端，及一第n相(Phase)主動開關第二端，該第n相(Phase)主動開關第一端電性連接該第二節點，各相主動開關之控制可為同步式或交錯式導通或切斷；一第n相(Phase)轉移電感，具有一第n相(Phase)轉移電感第一端，及一第n相(Phase)轉移電感第二端，該第n相(Phase)轉移電感第一端電性連接於該第一節點，該第n相(Phase)轉移電感第二端與該第n相(Phase)主動開關第二端電性連接並形成一第n相(Phase)第三節點；一第n相(Phase)二極體，具有一第n相(Phase)二極體陽極端，及一第n相(Phase)二極體陰極端，該第n相(Phase)二極體陰極端電性連 接於該第n相(Phase)第三節點，該第n相(Phase)二極體陽極端電性連接於該第四節點。

其中，該第一二極體可替換為一第一替換主動開關，該第一替換主動開關具有一第一替換主動開關第一端及一第一替換主動開關第二端，該第一替換主動開關第一端電性連接於該第三節點，該第一替換主動開關第二端電性連接於該第四節點，而此替換主動開關之導通或切斷控制則與第一主動開關之控制互補。

其中，該第n相(Phase)二極體可替換為一第n相(Phase)替換主動開關，該第n相(Phase)替換主動開關具有一第n相(Phase)替換主動開關第一端及一第n相(Phase)替換主動開關第二端，該第n相(Phase)替換主動開關第一端電性連接於該第n相(Phase)第三節點，該第n相(Phase)替換主動開關第二端電性連接於該第四節點，而此第n相替換主動開關之導通或切斷控制則與第n相主動開關之控制互補。

本發明亦提供另一種低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器，適用於電性連接在一具有正極及一負極的直流電壓源與一具有一負載第一端及一負載第二端之負載，並包含：一第一主動開關，具有一與該負極電性連接且形成一第一節點的第一主動開關第一端，及受控於第一主動開關第一端導通或切斷之一第一主動開 關第二端；一輸入電感，具有一與該正極電性連接的輸入電感第一端，及一與該負載第一端電性連接且形成一第二節點的輸入電感第二端；一轉移電感，具有一電性連接於該第二節點的轉移電感第一端，及一與該第一主動開關第二端電性連接且形成一第三節點的轉移電感第二端；一輸出電容，具有一電性連接於該第二節點的輸出電容第一端，及一與該負載第二端電性連接且形成一第四節點的輸出電容第二端；一第一二極體，具有一與該第三節點電性連接的第一二極體陽極端，及一電性連接於該第四節點的第一二極體陰極體；一輔助電容，具有一電性連接於該第一節點的輔助電容第一端，及一電性連接於該第四節點的輔助電容第二端。

其中，該轉移電感、該第一主動開關及該第一二極體可擴充至n相(Phase)，n為一正整數，其第n相(Phase)包括有：一第n相(Phase)主動開關，具有一第n相(Phase)主動開關第一端，及一第n相(Phase)主動開關第二端，該第n相(Phase)主動開關第一端電性連接於該第一節點；一第n相(Phase)轉移電感，具有一第n相(Phase)轉移電感第一端，及一第n相(Phase)轉移電感第二端，該第n相(Phase)轉移電感第一端電性連接於該第二節點，該第n相(Phase)轉移電感第二端與該第n相(Phase)主動開關第二端電性連接並形成一第n相 (Phase)第三節點；一第n相(Phase)二極體，具有一第n相(Phase)二極體陽極端，及一第n相(Phase)二極體陰極端，該第n相(Phase)二極體陽極端電性連接於該第n相(Phase)第三節點，該第n相(Phase)二極體陰極端電性連接於該第四節點，各相主動開關之控制可為同步式或交錯式導通或切斷。

其中，該第一二極體可替換為一第一替換主動開關，該第一替換主動開關具有一第一替換主動開關第一端及一第一替換主動開關第二端，該第一替換主動開關第一端電性連接於該第三節點，該第一替換主動開關第二端電性連接於該第四節點，而此替換主動開關之導通或切斷控制則與第一主動開關之控制互補。

其中，該第n相(Phase)二極體可替換為一第n相(Phase)替換主動開關，該第n相(Phase)替換主動開關具有一第n相(Phase)替換主動開關第一端及一第n相(Phase)替換主動開關第二端，該第n相(Phase)替換主動開關第一端電性連接於該第n相(Phase)第三節點，該第n相(Phase)替換主動開關第二端電性連接於該第四節點，而此第n相替換主動開關之導通或切斷控制則與第n相主動開關之控制互補。

本發明亦提供另一種低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器，適用於電性連接在一具有正極及一負極的直流電壓源與一具 有一負載第一端及一負載第二端之負載，並包含：一輸入電感，具有一與該負極電性連接的輸入電感第一端，及一輸入電感第二端；一輔助電容，具有一與該輸入電感第二端電性連接且形成一第一節點的輔助電容第一端，及一與該負載第一端電性連接且形成一第四節點的輔助電容第二端；一第一主動開關，具有一電性連接於該第一節點的第一主動開關第一端，及一受控與第一主動開關導通或切斷之第一主動開關第二端；一輸出電容，具有一與該負載第二端及該正極電性連接且形成一第二節點的輸出電容第二端，及一電性連接於該第四節點的輸出電容第一端；一轉移電感，具有一電性連接於該第二節點的轉移電感第一端，及一與該第一主動開關第二端電性連接且形成一第三節點的轉移電感第二端；一第一二極體，具有一電性連接於該第三節點的第一二極體陽極端，及一電性連接於該第四節點的第一二極體陰極端。

其中，該轉移電感、該第一主動開關及該第一二極體可擴充至n相(Phase)，n為一正整數，其第n相(Phase)包括有：一第n相(Phase)主動開關，具有一第n相(Phase)主動開關第一端，及一第n相(Phase)主動開關第二端，該第n相(Phase)主動開關第一端電性連接該第一節點；一第n相(Phase)轉移電感，具有一第n相(Phase)轉移電感第一端，及一第n相(Phase)轉移電感第二端，該第n相(Phase)轉移 電感第一端電性連接於該第二節點，該第n相(Phase)轉移電感第二端與該第n相(Phase)主動開關第二端電性連接並形成一第n相(Phase)第三節點；一第n相(Phase)二極體，具有一第n相(Phase)二極體陽極端，及一第n相(Phase)二極體陰極端，該第n相(Phase)二極體陽極端電性連接於該第n相(Phase)第三節點，該第n相(Phase)二極體陰極端電性連接於該第四節點，而各相主動開關之控制可為同步式或交錯式導通或切斷。

其中，該第一二極體可替換為一第一替換主動開關，該第一替換主動開關具有一第一替換主動開關第一端及一第一替換主動開關第二端，該第一替換主動開關第一端電性連接於該第三節點，該第一替換主動開關第二端電性連接於該第四節點，而此替換主動開關之導通或切斷控制則與第一主動開關之控制互補。

其中，該第n相(Phase)二極體可替換為一第n相(Phase)替換主動開關，該第n相(Phase)替換主動開關具有一第n相(Phase)替換主動開關第一端及一第n相(Phase)替換主動開關第二端，該第n相(Phase)替換主動開關第一端電性連接於該第n相(Phase)第三節點，該第n相(Phase)替換主動開關第二端電性連接於該第四節點，而此第n相替換主動開關之導通或切斷控制則與第n相主動開關之控制互補。

本發明之功效在於利用簡單的結構，僅需使用少數的電路元件，不須額外濾波元件即可擁有低輸入電流連波之特點，且本轉換器具可升壓可降壓功能，且在升壓與降壓模式下皆能獲得較高的效率與甚低輸入電流漣波，可以避免傳統升降壓轉換器所產生脈動輸出電流的缺點。

V_in‧‧‧直流電壓源

V_in+‧‧‧正極

V_in-‧‧‧負極

R_L‧‧‧負載

R_L1‧‧‧負載第一端

R_L2‧‧‧負載第二端

L_i‧‧‧輸入電感

L_i1‧‧‧輸入電感第一端

L_i2‧‧‧輸入電感第二端

L_t1‧‧‧轉移電感

L_t11‧‧‧轉移電感第一端

L_t12‧‧‧轉移電感第二端

S₁‧‧‧第一主動開關

S₁₁‧‧‧第一主動開關第一端

S₁₂‧‧‧第一主動開關第二端

D_o1‧‧‧第一二極體

D_o1-‧‧‧第一二極體陰極端

D_o1+‧‧‧第一二極體陽極端

C_o‧‧‧輸出電容

C_o1‧‧‧輸出電容第一端

C_o2‧‧‧輸出電容第二端

C_a‧‧‧輔助電容

C_a1‧‧‧輔助電容第一端

C_a2‧‧‧輔助電容第二端

S_s1‧‧‧第一替換主動開關

S_s11‧‧‧第一替換主動開關第一端

S_s12‧‧‧第一替換主動開關第二端

S_n‧‧‧第n相(Phase)主動開關

S_n1‧‧‧第n相(Phase)主動開關第一端

S_n2‧‧‧第n相(Phase)主動開關第二端

L_t1‧‧‧第n相(Phase)轉移電感

L_t11‧‧‧第n相(Phase)轉移電感第一端

L_t12‧‧‧第n相(Phase)轉移電感第二端

D_on‧‧‧第n相(Phase)二極體

D_on-‧‧‧第n相(Phase)二極體陰極端

D_on+‧‧‧第n相(Phase)二極體陽極端

S_sn‧‧‧第n相(Phase)替換主動開關

S_sn1‧‧‧第n相(Phase)替換主動開關第一端

S_sn2‧‧‧第n相(Phase)替換主動開關第二端

N₁‧‧‧第一節點

N₂‧‧‧第二節點

N₃‧‧‧第三節點

N₄‧‧‧第四節點

N_3n‧‧‧第n相(Phase)第三節點

I_Li‧‧‧輸入電感電流

I_Li×100‧‧‧輸入電感電流放大100倍

V_Li×100‧‧‧輸入電感電壓放大100倍

I_Lt1‧‧‧轉移電感電流

V_Lt1‧‧‧轉移電感電壓

P_Li×100‧‧‧輸入電感功率放大100倍

P_Lt1‧‧‧轉移電感功率

V_Ca‧‧‧輔助電容電壓

V_o‧‧‧輸出端電壓

V_Ca×10‧‧‧輔助電容電壓放大10倍

V_Co×100‧‧‧輸出電容電壓放大100倍

I_Ca‧‧‧輔助電容電流

I_Ca×10‧‧‧輔助電容電流放大10倍

P_Ca‧‧‧輔助電容功率

V_S1‧‧‧第一主動開關電壓

I_S1‧‧‧第一主動開關電流

V_Do1‧‧‧第一二極體電壓

I_Do1‧‧‧第一二極體電流

V_PWM‧‧‧電壓控制信號

I_Li×1000‧‧‧輸入電感電流放大1000倍

V_Li×500‧‧‧輸入電感電壓放大500倍

P_Li×5000‧‧‧輸入電感功率放大5000倍

V_Ca×500‧‧‧輔助電容電壓放大500倍

V_o×5000‧‧‧輸出端電壓放大5000倍

I_Co‧‧‧輸出電容電流

P_Co×2‧‧‧輸出電容功率放大2倍

△I_Lt1‧‧‧轉移電感漣波電流

V_Co‧‧‧輸出電容電壓

△V_o‧‧‧輸出電壓漣波

△I_Li‧‧‧輸入電感電流漣波

△V_Li‧‧‧輸入電感L_i電壓漣波成分

P_i‧‧‧輸入功率

P_o‧‧‧輸出功率

P_i×50‧‧‧輸入功率放大50倍

P_o×50‧‧‧輸出功率放大50倍

圖1 本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例一電路圖。

圖2 本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例一之n相(Phase)擴充電路圖。

圖3A 本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例一於連續導通模式時模式一之C_o放電電路示意圖。

圖3B 本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例一於連續導通模式時模式一之C_o充電電路示意圖。

圖4A 本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例一於連續導通模式時模式二之C_o充電電路示意圖。

圖4B 本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例一於連續導通模式時模式二之C_o放電電路示意圖。

圖5 本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例一於連續導通模式之關鍵波形圖。

圖6A 本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例一於不連續導通模式時模式一之電路充電電路示意圖。

圖6B 本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例一於不連續導通模式時模式一之C_o放電電路示意圖。

圖6C 本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例一於不連續導通模式時模式一之C_o充電電路示意圖。

圖7A 本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例一於不連續導通模式時模式二之C_o充電電路示意圖。

圖7B 本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例一於不連續導通模式時模式二之C_o放電電路示意圖。

圖8 本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例一於不連續導通模式時模式三之電路狀態示意圖。

圖9 本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例一於不連續導通模式之關鍵波形圖。

圖10 本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例一輔助電容之電流與電壓於連續導通模式之波形圖。

圖11 本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例一在 連續導通模式時之電壓轉換與工作週期示意圖。

圖12 本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例一轉移電感之電流與電壓於連續導通模式之波形圖。

圖13 本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例一輸出電容之電流與電壓於連續導通模式之波形圖。

圖14 本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例一輸入電感之電流與電壓於連續導通模式之波形圖。

圖15 本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例一於連續導通模式時儲能元件之瞬時功率波形圖。

圖16 本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例一於連續導通模式時輸入與輸出之瞬時功率波形圖。

圖17 本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例一關鍵k值與工作週期間的關係示意圖。

圖18 本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例一轉移電感之電流與電壓於不連續導通模式之波形圖。

圖19 本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例二電路圖。

圖20 本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例二之n相(Phase)擴充電路圖。

圖21 本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例三電路圖。

圖22 本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例三之n相(Phase)擴充電路圖。

圖23 本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例四電路圖。

圖24 本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例四之n相(Phase)擴充電路圖。

圖25 本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例五電路圖。

圖26 本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例五之n相(Phase)擴充電路圖。

圖27 本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例六電路圖。

圖28 本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例六之n相(Phase)擴充電路圖。

圖29 本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例七電路圖。

圖30 本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例七之n 相(Phase)擴充電路圖。

圖31 本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例八電路圖。

圖32 本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例八之n相(Phase)擴充電路圖。

本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器之實施方式為簡化說明起見，先行假設以下三點條件：I.轉換器已操作於穩態II.所有元件皆為理想狀態III.主動開關操作於常態切換頻率fs(常態切換週期Ts)，與工作週期d下。

參閱圖1所示，為本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例一電路圖，一種低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器，適用於電性連接在一具有正極V_in+及一負極V_in-的直流電壓源V_in與一具有一負載第一端R_L1及一負載第二端R_L2之負載R_L，並包含：一輸入電感L_i，具有一與該正極V_in+電性連接的輸入電感第一端L_i1及一輸入電感第二端L_i2；一轉移電感L_t1，具有一與該負極R_L及該負載第一端R_L1電性連接且形成一第一節點N₁的轉移電感第一端L_t11，及一轉移電感第二端L_t12；一第一主動開關S₁，具有一與該輸入電感第二端L_i2電性連接且形成一第二節點N₂的第一主動開關第一端S₁₁，及一與該轉移電 感第二端L_t12電性連接且形成一第三節點N₃的第一主動開關第二端S₁₂；一輸出電容C_o，具有一電性連接於該第一節點N₁的輸出電容第一端C_o1，及一與該負載第二端R_L2電性連接且形成一第四節點N₄的輸出電容第二端C_o2；一第一二極體D_o1，具有一電性連接於該第三節點N₃的第一二極體陰極端D_o1-，及一電性連接於該第四節點N₄的第一二極體陽極端D_o1+；一輔助電容C_a，具有一電性連接於該第二節點N₂的輔助電容第一端C_a1，及一電性連接於該第四節點N₄的輔助電容第二端C_a2。

參閱圖2所示，為本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例一之n相(Phase)擴充電路圖，其中，該轉移電感L_t1、該第一主動開關S₁及該第一二極體D_o1可擴充至n相(Phase)，n為一正整數，其第n相(Phase)包括有：一第n相(Phase)主動開關S_n，具有一第n相(Phase)主動開關第一端S_n1，及一第n相(Phase)主動開關第二端S_n2，該第n相(Phase)主動開關第一端S_n1電性連接該第二節點N₂；一第n相(Phase)轉移電感L_tn，具有一第n相(Phase)轉移電感第一端L_tn1，及一第n相(Phase)轉移電感第二端L_tn2，該第n相(Phase)轉移電感第一端L_tn1電性連接於該第一節點N₁，該第n相(Phase)轉移電感第二端L_tn2與該第n相(Phase)主動開關第二端S_n2電性連接並形成一第n相(Phase)第三節點N_3n；一第n相(Phase)二極體D_on，具有一第n相(Phase)二極體陽 極端D_on+，及一第n相(Phase)二極體陰極端D_on-，該第n相(Phase)二極體陰極端D_on-電性連接於該第n相(Phase)第三節點N_3n，該第n相(Phase)二極體陽極端D_on+電性連接於該第四節點N₄。

參閱圖3A與圖3B所示，為本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例一於連續導通模式時模式一之C_o放電與充電電路示意圖，當轉換器操作於連續導通模式下時，第一主動開關S1導通，此時第一二極體D_o1逆偏截止，在此狀態模式一t₀ tt₁時，電流流經輸入電感L_i，由輸入端的直流電壓源Vin對轉移電感L_t1與輸入電感L_i充電，而輔助電容C_a先與輸出電容C_o將能量釋放到負載R_L上，然後輔助電容C_a再繼續將能量提供到輸出電容C_o與輸出端的負載R_L上，此模式將會持續到主動開關關閉為止，V_ca為在輔助電容C_a上的壓降，V_o為在負載R_L上的壓降，圖中虛線表示電流，箭頭為指示電流方向。

參閱圖4A與圖4B所示，為本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例一於連續導通模式時模式二之C_o充電與放電電路示意圖，在模式二t₁ tt₂時，第一主動開關S₁截止，此時第一二極體D_o1順偏導通，在此狀態模式二t₁ tt₂時，電流流經輸入電感Li，直流電壓源Vin先對輔助電容C_a充電，同時原先儲存在轉移電感L_t1上的能量會傳遞至輸出電容C_o與輸出端的負載R_L上，轉移電感L_t1在經過一段時間釋能之後，轉移電感L_t1再與輸出電容C_o共同提供能量至輸出 端的負載R_L，此模式將會持續到第一主動開關S₁再次導通，以完成整個工作週期，V_ca為在輔助電容C_a上的壓降，V_o為在負載R_L上的壓降，圖中虛線表示電流，箭頭為指示電流方向。

參閱圖5所示，為本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例一於連續導通模式之關鍵波形圖，X軸上的t表時間，可以觀察到輸入電流I_Li與輸出電壓V_o在Y軸上的值幾乎是固定保持不變的，為清楚表現微小變化，輸入電感電流I_Li與輸出電容電壓V_CO的波形另外放大100倍顯示之，工作模式DTs段為轉換器在模式一t₀ tt₁的操作區間，(1-D)Ts段為轉換器在模式二t₁ tt₂的操作區間，上述兩區間大小由V_PWM控制調變決定，並影響各元件於Y軸上電流、電壓與功率等波形變化。

當轉換器操作於不連續導通模式時，不同於連續導通模式會出現一個額外的時間區間在每一個切換週期中，一個切換週期由三個模式組成，根據第一主動開關S₁以及第一二極體D_o1的導通或截止狀態來控制這三個模式的操作區間。

參閱圖6A、圖6B與圖6C所示，為本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例一於不連續導通模式時模式一之電路充電、C_o放電與充電之電路示意圖，參閱圖6A，為模式一t₀ tt₁，此模式開始於第一主動開關S₁切換至導通狀態，此時第一二極體D_o1 逆偏截止，在此模式t₀ tt₁下轉移電感L_t1上的充電能量由直流電壓源Vin所提供，此外由於操作於不連續導通模式下，轉移電感電流I_Lt1會呈線性增加，當i_L1(t)≦i_Li(t)時，直流電壓源Vin偕同輸出電容C_o之電壓向輔助電容C_a充電，輸出電容C_o的能量亦同時向負載R_L送；參閱圖6B與圖6C，當i_L1(t)≧i_Li(t)，儲存在輔助電容的能量開始向負載放電，比較圖6B與圖6C，在圖6B輸出電容Co持續對負載R_L釋放能量，而在圖6C，輸出電容C_o則為充電狀態，模式一t₀ t<t₁會持續到第一主動開關S₁切換至截止狀態，V_ca為在輔助電容C_a上的壓降，Vo為在負載R_L上的壓降，圖中虛線表示電流，箭頭為指示電流方向。

參閱圖7A、圖7B所示，為本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例一於不連續導通模式時模式二之C_o充電與放電電路示意圖，模式二t₁ tt₂，開始於當第一主動開關S₁切換至截止狀態，此時第一二極體D_o1為逆偏截止，在此模式t₁ tt₂下，直流電壓源Vin經由電感電流對輔助電容C_a充電，同時間，儲存在轉移電感L_t1上的能量會對輸出電容C_o與負載R_L傳遞，在中斷一段時間後，轉移電感L_t1與輸出電容C_o對負載R_L提供能量，如同操作於連續導通模式的狀態，模式二t₁ tt₂的狀態會持續至轉移電感電流I_Lt1遞減至零為止，V_ca為在輔助電容C_a上的壓降，V_o為在負載R_L上的壓降，圖中虛線表示電流，箭頭為指示電流方向。

參閱圖8所示，為本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例一於不連續導通模式時模式三之電路狀態示意圖，模式三t₂ tt₃開始於當轉移電感電流I_Lt1值降低至零時，並導致第一主動開關S₁與第一二極體D_o1皆為開路狀態(截止)，在此模式t₂ tt₃時，直流電壓源Vin偕同輸出電容C_o之電壓對輔助電容C_a充電，輸出電容C_o亦同時對負載R_L提供能量。

參閱圖9所示，為本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例一於不連續導通模式之關鍵波形圖，X軸上的t表時間，工作模式DTs段為轉換器在模式一t₀ tt₁的操作區間，D₁T_s段為轉換器在模式二t₁ tt₂的操作區間，(1-D-D₁)Ts段為轉換器在模式三t₂ tt₃操作區間內的變化情形，上述的三個區間完成一個工作週期，由V_PWM控制調變，並影響各元件Y軸上之電流、電壓與功率等波形變化。

本發明所提出之低輸入電流連波升降壓直流轉換器，其特性為以操作於不同模式的方法來進行，以下將介紹此轉換器在連續導通模式與不連續導通模式下的元件特性狀態。

參閱圖10所示，為本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例一輔助電容之電流與電壓於連續導通模式之波形圖，V_pwm為在一工作週期T_S下的電晶體閘極電壓調變信號，輔助電容 電流I_Ca與輔助電容電壓V_Ca的波形變化如圖所示，輔助電容電流I_Ca上限為輸入電感電流I_Li，下限為輸入電感電流I_Li與轉移電感電流I_Lt1之間的差，△V_Ca為在輔助電容C_a上的漣波電壓變化，而輔助電容C_a上的電壓漣波成分則為由如圖形上的陰影所示電荷量產生。

參閱圖11所示，為本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例一在連續導通模式時之電壓轉換與工作週期示意圖，橫軸為占空比Duty Ratio，縱軸為電壓比Voltage Conversion Ratio，當占空比值超過0.5時，轉換器會操作於升壓模式，而當占空比值小於0.5時則為降壓模式。

參閱圖12所示，為本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例一轉移電感之電流與電壓於連續導通模式之波形圖，V_pwm為在一切換週期T_S下的開關信號，轉移電感電壓V_Lt1與轉移電感電流I_Lt1的波形變化如圖所示，轉移電感L_t1上的電流漣波成分與流經轉移電感L_t1上的電流與電壓有關，△I_Lt1為轉移電感I_Lt1上的漣波電流，轉移電感I_Lt1上的電流漣波成分為由如圖形上的陰影所示面積所產生。

參閱圖13所示，為本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例一輸出電容之電流與電壓於連續導通模式之波形圖，當電路操作於穩態下，轉移電感電流I_Lt1的直流電成分介於輸入電 流I_in與輸出電流I_o之間，而電流漣波成分則會流進輸出電容C_o端，此外，這也是輸出電容電流I_co方向會隨著單邊操作的方向流動的原因，在實際情況下，輸出電容C_o的電容量為有限，因此導致電壓漣波△V_o會發生在電容上，輸出電壓漣波是由電荷量△Q如圖形上的陰影所示所產生。

參閱圖14所示，為本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例一輸入電感之電流與電壓於連續導通模式之波形圖，V_PWM為開關信號，因直流電壓源與輸入電感為串聯連接，故輸入電流漣波即等於輸入電感漣波△I_Li，且由於輸入電感電壓等於輸入電壓V_in加上輸出電容電壓V_co減掉輔助電容電壓V_ca，其值僅為漣波電壓成分，因此在輸入電感L_i上的漣波成分△V_Li甚小，故造成輸入電流漣波非常低的優點。

參閱圖15所示，為本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例一於連續導通模式時儲能元件之瞬時功率波形圖，在理論上，儲存在元件中的能量在電路充電與放電的轉移過程中，能量的總合並不會消散且會保持不變，圖中所示為本轉換器之各儲能元件上的瞬間功率波形圖，可觀察出在模式一DT_S與模式二(1-D)T_S間的波形面積皆約為相等。

參閱圖16所示，為本發明之低輸入電流連波升降壓型 直流轉換器實施例一於連續導通模式時輸入與輸出之瞬時功率波形圖，可看出輸入功率P_in與輸出功率P_o均為連續的，當Z軸上的時間為固定時，瞬時的輸入功率P_in與輸出功率P_o需以放大50倍觀察，才能看出功率的波形變化狀況，可以顯示本創作之另一優點。

參閱圖17所示，為本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例一關鍵k值與工作週期間的關係示意圖，橫軸為Duty Raio值，縱軸為Critical Value of K的值，當K>K_c值時本轉換器可操作於連續導通模式CCM下，相反的則操作於不連續導通模式DCM，K值定義為2倍的轉移電感L_t1除以負載R_L與一切換週期T_S的乘績，Kc=(1-D)²，從觀察圖中可以瞭解到欲使本轉換器操作於連續導通模式CCM下，則必須設計使K大於Kc，並且當轉換器於連續導通模式CCM時，占空比大於0.5則為升壓模式。

參閱圖18所示，為本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例一轉移電感之電流與電壓於不連續導通模式之波形圖，V_pwm為在一切換週期T_S下的電壓調變，轉移電感電流I_Lt1與轉移電感電壓V_Lt1的波形變化如圖所示，轉移電感L_t1上的電流漣波成分與流經轉移電感L_t1上的電流與電壓有關，△I_Lt1為轉移電感I_Lt1上的漣波電流。

參閱圖19所示，為本發明之低輸入電流連波升降壓型 直流轉換器實施例二電路圖，在實施例二中，除了將下述的元件做變換外，實施例二的電路工作原理皆與實施例一的電路工作原理相同，故不再贅述，而變換的元件為，將該第一二極體D_o1替換為一第一替換主動開關S_s1，該第一替換主動開關S_s1具有一第一替換主動開關第一端S_s11及一第一替換主動開關第二端S_s12，該第一替換主動開關第一端S_s11電性連接於該第三節點N₃，該第一替換主動開關第二端S_s12電性連接於該第四節點N₄，而其開關之控制導通或切斷恰與S₁互補。

參閱圖20所示，為本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例二之n相(Phase)擴充電路圖，其中，該第n相(Phase)二極體D_on可替換為一第n相(Phase)替換主動開關S_sn，該第n相(Phase)替換主動開關S_sn具有一第n相(Phase)替換主動開關第一端S_sn1及一第n相(Phase)替換主動開關第二端S_sn2，該第n相(Phase)替換主動開關第一端S_sn1電性連接於該第n相(Phase)第三節點N_3n，該第n相(Phase)替換主動開關第二端S_sn2電性連接於該第四節點N₄，而各相開關S_n之切換可為同步或為交錯式；各相替換開關S_sn之切換則與各相開關S_n互補。

參閱圖21所示，為本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例三電路圖，一種低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器，適用於電性連接在一具有正極Vin+及一負極Vin-的直流電壓源Vin 與一具有一負載第一端R_L1及一負載第二端R_L2之負載R_L，並包含：一輸入電感L_i，具有一與該負極Vin-電性連接的輸入電感第一端L_i1，及一與該負載第一端R_L1電性連接且形成一第一節點N₁的輸入電感第二端L_i2；一轉移電感L_t1，具有一電性連接於該第一節點N₁的轉移電感第一端L_t11及一轉移電感第二端L_t12；一輸出電容C_o，具有一電性連接於該第一節點N₁的輸出電容第一端C_o1，及一與該負載第二端R_L2電性連接且形成一第四節點N₄的輸出電容第二端C_o2；一輔助電容C_a，具有一與該正極Vin+電性連接且形成一第二節點N₂的輔助電容第一端C_a1及一電性連接於該第四節點N₄的輔助電容第二端C_a2；一第一主動開關S₁，具有一電性連接於該第二節點N₂的第一主動開關第一端S₁₁，及一與該轉移電感第二端L_t12電性連接且形成一第三節點N₃的第一主動開關第二端S₁₂；一第一二極體D_o1，具有一電性連接於該第三節點N₃的第一二極體陰極端D_o1-，及一電性連接於該第四節點N₄的第一二極體陽極端D_o1+。

參閱圖22所示，為本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例三之n相(Phase)擴充電路圖，其中，該轉移電感L_t1、該第一主動開關S₁及該第一二極體D_o1可擴充至n相(Phase)，n為一正整數，其第n相(Phase)包括有：一第n相(Phase)主動開關S_n，具有一 第n相(Phase)主動開關第一端S_n1，及一第n相(Phase)主動開關第二端S_n2，該第n相(Phase)主動開關第一端S_n1電性連接該第二節點N₂；一第n相(Phase)轉移電感L_tn，具有一第n相(Phase)轉移電感第一端L_tn1，及一第n相(Phase)轉移電感第二端L_tn2，該第n相(Phase)轉移電感第一端L_tn1電性連接於該第一節點N₁，該第n相(Phase)轉移電感第二端L_tn2與該第n相(Phase)主動開關第二端S_n2電性連接並形成一第n相(Phase)第三節點N_3n；一第n相(Phase)二極體D_on，具有一第n相(Phase)二極體陽極端D_on+，及一第n相(Phase)二極體陰極端D_on-，該第n相(Phase)二極體陰極端D_on-電性連接於該第n相(Phase)第三節點N_3n，該第n相(Phase)二極體陽極端D_on+電性連接於該第四節點N₄，各相主動開關之切換則可為同步或交錯式。

參閱圖23所示，為本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例四電路圖，在實施例四中，除了將下述的元件做變換外，實施例四的電路工作原理皆與實施例三的電路工作原理相同，故不再贅述，而變換的元件為，將該第一二極體D_o1替換為一第一替換主動開關S_s1，該第一替換主動開關S_s1具有一第一替換主動開關第一端S_s11及一第一替換主動開關第二端S_s12，該第一替換主動開關第一端S_s11電性連接於該第三節點N₃，該第一替換主動開關第二端S_s12電性連接於該第四節點N₄，而其導通或離斷則與S₁主動開關相反。

參閱圖24所示，為本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例四之n相(Phase)擴充電路圖，其中，該第n相(Phase)二極體D_on可替換為一第n相(Phase)替換主動開關S_sn，該第n相(Phase)替換主動開關S_sn具有一第n相(Phase)替換主動開關第一端S_sn1及一第n相(Phase)替換主動開關第二端S_sn2，該第n相(Phase)替換主動開關第一端S_sn1電性連接於該第n相(Phase)第三節點N_3n，該第n相(Phase)替換主動開關第二端S_sn2電性連接於該第四節點N₄，其中各相主動開關S_n之切換可為同步式或交錯式，而各相替換開關S_sn之切換則與其對應之各相開關S_n互補。

參閱圖25所示，為本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例五電路圖，一種低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器，適用於電性連接在一具有正極Vin+及一負極Vin-的直流電壓源Vin與一具有一負載第一端R_L1及一負載第二端R_L2之負載R_L，並包含：一第一主動開關S₁，具有一與該負極Vin-電性連接且形成一第一節點N₁的第一主動開關第一端S₁₁，及一第一主動開關第二端S₁₂；一輸入電感L_i，具有一與該正極Vin+電性連接的輸入電感第一端L_i1，及一與該負載第一端R_L1電性連接且形成一第二節點N₂的輸入電感第二端L_i2；一轉移電感L_t1，具有一電性連接於該第二節點N₂的轉移電感第一端L_t11，及一與該第一主動開關第二端S₁₂電性 連接且形成一第三節點N₃的轉移電感第二端L_t12；一輸出電容C_o，具有一電性連接於該第二節點N₂的輸出電容第一端C_o1，及一與該負載第二端R_L2電性連接且形成一第四節點N₄的輸出電容第二端C_o2；一第一二極體D_o1，具有一與該第三節點N₃電性連接的第一二極體陽極端D_o1+，及一電性連接於該第四節點N₄的第一二極體陰極體D_o1-；一輔助電容C_a，具有一電性連接於該第一節點N₁的輔助電容第一端C_a1，及一電性連接於該第四節點N4的輔助電容第二端C_a2。

參閱圖26所示，為本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例五之n相(Phase)擴充電路圖，其中，該轉移電感L_t1、該第一主動開關S₁及該第一二極體D_o1可擴充至n相(Phase)，n為一正整數，其第n相(Phase)包括有：一第n相(Phase)主動開關S_n，具有一第n相(Phase)主動開關第一端S_n1，及一第n相(Phase)主動開關第二端S_n2，該第n相(Phase)主動開關第一端S_n1電性連接於該第一節點N₁；一第n相(Phase)轉移電感L_tn，具有一第n相(Phase)轉移電感第一端L_tn1，及一第n相(Phase)轉移電感第二端L_tn2，該第n相(Phase)轉移電感第一端L_tn1電性連接於該第二節點N₂，該第n相(Phase)轉移電感第二端L_tn2與該第n相(Phase)主動開關第二端S_n2電性連接並形成一第n相(Phase)第三節點N_3n；一第n相(Phase)二極體D_on，具有一第n相 (Phase)二極體陽極端D_on+，及一第n相(Phase)二極體陰極端D_on-，該第n相(Phase)二極體陽極端D_on+電性連接於該第n相(Phase)第三節點N_3n，該第n相(Phase)二極體陰極端D_on-電性連接於該第四節點N₄，而各相主動開關S_n之切換可為同步式或交錯式切換。

參閱圖27所示，為本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例六電路圖，在實施例六中，除了將下述的元件做變換外，實施例六的電路工作原理皆與實施例五的電路工作原理相同，故不再贅述，而變換的元件為，將該第一二極體D_o1可替換為一第一替換主動開關S_s1，該第一替換主動開關S_s1具有一第一替換主動開關第一端S_s11及一第一替換主動開關第二端S_s12，該第一替換主動開關第一端S_s11電性連接於該第三節點N₃，該第一替換主動開關第二端S_s12電性連接於該第四節點N₄，而該替換開關S_sn之切換則與主動開關S_n互補。

參閱圖28所示，為本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例六之n相(Phase)擴充電路圖，其中，該第n相(Phase)二極體Don可替換為一第n相(Phase)替換主動開關S_sn，該第n相(Phase)替換主動開關S_sn具有一第n相(Phase)替換主動開關第一端S_sn1及一第n相(Phase)替換主動開關第二端S_sn2，該第n相(Phase)替換主動開關第一端S_sn1電性連接於該第n相(Phase)第三節點N_3n，該 第n相(Phase)替換主動開關第二端S_sn2電性連接於該第四節點N₄，其中各相主動開關S_n之切換可為同步式或交錯式，而各相替換開關S_sn之切換則與其對應之各相開關S_n互補。

參閱圖29所示，為本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例七電路圖，一種低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器，適用於電性連接在一具有正極Vin+及一負極Vin-的直流電壓源Vin與一具有一負載第一端R_L1及一負載第二端R_L2之負載R_L，並包含：一輸入電感L_i，具有一與該負極Vin-電性連接的輸入電感第一端L_i1，及一輸入電感第二端L_i2；一輔助電容C_a，具有一與該輸入電感第二端L_i2電性連接且形成一第一節點N₁的輔助電容第一端C_a1，及一與該負載第二端R_L1電性連接且形成一第四節點N₄的輔助電容第二端C_a2；一第一主動開關S₁，具有一電性連接於該第一節點N₁的第一主動開關第一端S₁₁，及一第一主動開關第二端S₁₂；一輸出電容C_o，具有一與該負載第二端R_L1及該正極Vin+電性連接且形成一第二節點N₂的輸出電容第一端C_o2，及一電性連接於該第四節點N₄的輸出電容第二端C_o1；一轉移電感L_t1，具有一電性連接於該第二節點N₂的轉移電感第一端L_t11，及一與該第一主動開關第二端S₁₂電性連接且形成一第三節點N₃的轉移電感第二端L_t12；一第一二極體D_o1，具有一電性連接於該第三節點N₃ 的第一二極體陽極端D_o1+，及一電性連接於該第四節點N₄的第一二極體陰極端D_on-。

參閱圖30所示，為本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例七之n相(Phase)擴充電路圖，其中，該轉移電感L_t1、該第一主動開關S₁及該第一二極體D_o1可擴充至n相(Phase)，n為一正整數，其第n相(Phase)包括有：一第n相(Phase)主動開關S_n，具有一第n相(Phase)主動開關第一端S_n1，及一第n相(Phase)主動開關第二端S_n2，該第n相(Phase)主動開關第一端S_n1電性連接該第一節點N₁；一第n相(Phase)轉移電感L_tn，具有一第n相(Phase)轉移電感第一端L_tn1，及一第n相(Phase)轉移電感第二端L_tn2，該第n相(Phase)轉移電感第一端L_tn1電性連接於該第二節點N₂，該第n相(Phase)轉移電感第二端L_tn2與該第n相(Phase)主動開關第二端S_n2電性連接並形成一第n相(Phase)第三節點N_3n；一第n相(Phase)二極體D_on，具有一第n相(Phase)二極體陽極端D_on+，及一第n相(Phase)二極體陰極端D_on-，該第n相(Phase)二極體陽極端D_on+電性連接於該第n相(Phase)第三節點N_3n，該第n相(Phase)二極體陰極端D_on-電性連接於該第四節點N₄；各相主動開關S_n之切換可為同步式或交錯式切換。

參閱圖31所示，為本發明之低輸入電流連波升降壓型直流轉換器實施例八電路圖，在實施例八中，除了將下述的元件做變 換外，實施例八的電路之工作原理皆與實施例七的電路之工作原理相同，故不再贅述，而變換的元件為，將其中，該第一二極體D_o1替換為一第一替換主動開關S_s1，該第一替換主動開關S_s1具有一第一替換主動開關第一端S_s11及一第一替換主動開關第二端S_s12，該第一替換主動開關第一端S_s11電性連接於該第三節點N₃，該第一替換主動開關第二端S_s12電性連接於該第四節點N₄，而替換開關S_s1之切換則與其主動開關S₁互補。

參閱圖32所示，為本發明之低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器實施例八之n相(Phase)擴充電路圖，其中，該第n相(Phase)二極體D_on可替換為一第n相(Phase)替換主動開關S_sn，該第n相(Phase)替換主動開關S_sn具有一第n相(Phase)替換主動開關第一端S_sn1及一第n相(Phase)替換主動開關第二端S_sn2，該第n相(Phase)替換主動開關第一端S_sn1電性連接於該第n相(Phase)第三節點N_3n，該第n相(Phase)替換主動開關第二端S_sn2電性連接於該第四節點N₄，各相主動開關S_n之切換可為同步式或交錯式切換，而各相替換開關S_sn之切換則與其對應之主動開關S_n互補。

Vin‧‧‧直流電壓源

Vin+‧‧‧正極

Vin-‧‧‧負極

R_L‧‧‧負載

R_L1‧‧‧負載第一端

R_L2‧‧‧負載第二端

L_i‧‧‧輸入電感

L_i1‧‧‧輸入電感第一端

L_i2‧‧‧輸入電感第二端

L_t1‧‧‧轉移電感

L_t11‧‧‧轉移電感第一端

L_t12‧‧‧轉移電感第二端

S₁‧‧‧第一主動開關

S₁₁‧‧‧第一主動開關第一端

S₁₂‧‧‧第一主動開關第二端

D_o1‧‧‧第一二極體

D_o1-‧‧‧第一二極體陰極端

D_o1+‧‧‧第一二極體陽極端

C_o‧‧‧輸出電容

C_o1‧‧‧輸出電容第一端

C_o2‧‧‧輸出電容第二端

C_a‧‧‧輔助電容

C_a1‧‧‧輔助電容第一端

C_a2‧‧‧輔助電容第二端

N₁‧‧‧第一節點

N₂‧‧‧第二節點

N₃‧‧‧第三節點

N₄‧‧‧第四節點

Claims (16)

1. 一種低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器，適用於電性連接在一具有正極及一負極的直流電壓源與一具有一負載第一端及一負載第二端之負載，並包含：一輸入電感，具有一與該正極電性連接的輸入電感第一端及一輸入電感第二端；一轉移電感，具有一與該負極及該負載第一端電性連接且形成一第一節點的轉移電感第一端，及一轉移電感第二端；一第一主動開關，具有一與該輸入電感第二端電性連接且形成一第二節點的第一主動開關第一端，及一與該轉移電感第二端電性連接且形成一第三節點的第一主動開關第二端；一輸出電容，具有一電性連接於該第一節點的輸出電容第一端，及一與該負載第二端電性連接且形成一第四節點的輸出電容第二端；一第一二極體，具有一電性連接於該第三節點的第一二極體陰極端，及一電性連接於該第四節點的第一二極體陽極端；一輔助電容，具有一電性連接於該第二節點的輔助電容第一端，及一電性連接於該第四節點的輔助電容第二端。
2. 如申請專利範圍第1項所述的低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器，其中，該轉移電感、該第一主動開關及該第一二極體可擴充至n相(Phase)，n為一正整數，其第n相(Phase)包括有：一第n相(Phase)主動開關，具有一第n相(Phase)主動開關第一端， 及一第n相(Phase)主動開關第二端，該第n相(Phase)主動開關第一端電性連接該第二節點；一第n相(Phase)轉移電感，具有一第n相(Phase)轉移電感第一端，及一第n相(Phase)轉移電感第二端，該第n相(Phase)轉移電感第一端電性連接於該第一節點，該第n相(Phase)轉移電感第二端與該第n相(Phase)主動開關第二端電性連接並形成一第n相(Phase)第三節點；一第n相(Phase)二極體，具有一第n相(Phase)二極體陽極端，及一第n相(Phase)二極體陰極端，該第n相(Phase)二極體陰極端電性連接於該第n相(Phase)第三節點，該第n相(Phase)二極體陽極端電性連接於該第四節點。
3. 如申請專利範圍第1項所述的低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器，其中，該第一二極體可替換為一第一替換主動開關，該第一替換主動開關具有一第一替換主動開關第一端及一第一替換主動開關第二端，該第一替換主動開關第一端電性連接於該第三節點，該第一替換主動開關第二端電性連接於該第四節點，而該替換開關之導通或斷路則與其對應之該主動開關相反。
4. 如申請專利範圍第2項所述的低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器，其中，該第n相(Phase)二極體可替換為一第n相(Phase)替換主動開關，該第n相(Phase)替換主動開關具有一第n相(Phase)替換主動開關第一端及一第n相(Phase)替換主動開關第二端，該第n相(Phase)替換主動開關第一端電性連接於該第n相(Phase)第三節點，該第n相(Phase)替換主動開關第二端電性連接於該第四節點，而該第n相替換 開關之導通或斷路則與其對應之第n相主動開關相反。
5. 一種低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器，適用於電性連接在一具有正極及一負極的直流電壓源與一具有一負載第一端及一負載第二端之負載，並包含：一輸入電感，具有一與該負極電性連接的輸入電感第一端，及一與該負載第一端電性連接且形成一第一節點的輸入電感第二端；一轉移電感，具有一電性連接於該第一節點的轉移電感第一端及一轉移電感第二端；一輸出電容，具有一電性連接於該第一節點的輸出電容第一端，及一與該負載第二端電性連接且形成一第四節點的輸出電容第二端；一輔助電容，具有一與該正極電性連接且形成一第二節點的輔助電容第一端及一電性連接於該第四節點的輔助電容第二端；一第一主動開關，具有一電性連接於該第二節點的第一主動開關第一端，及一與該轉移電感第二端電性連接且形成一第三節點的第一主動開關第二端；一第一二極體，具有一電性連接於該第三節點的第一二極體陰極端，及一電性連接於該第四節點的第一二極體陽極端。
6. 如申請專利範圍第5項所述的低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器，其中，該轉移電感、該第一主動開關及該第一二極體可擴充至n相(Phase)，n為一正整數，其第n相(Phase)包括有：一第n相(Phase)主動開關，具有一第n相(Phase)主動開關第一端， 及一第n相(Phase)主動開關第二端，該第n相(Phase)主動開關第一端電性連接該第二節點；一第n相(Phase)轉移電感，具有一第n相(Phase)轉移電感第一端，及一第n相(Phase)轉移電感第二端，該第n相(Phase)轉移電感第一端電性連接於該第一節點，該第n相(Phase)轉移電感第二端與該第n相(Phase)主動開關第二端電性連接並形成一第n相(Phase)第三節點；一第n相(Phase)二極體，具有一第n相(Phase)二極體陽極端，及一第n相(Phase)二極體陰極端，該第n相(Phase)二極體陰極端電性連接於該第n相(Phase)第三節點，該第n相(Phase)二極體陽極端電性連接於該第四節點。
7. 如申請專利範圍第5項所述的低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器，其中，該第一二極體可替換為一第一替換主動開關，該第一替換主動開關具有一第一替換主動開關第一端及一第一替換主動開關第二端，該第一替換主動開關第一端電性連接於該第三節點，該第一替換主動開關第二端電性連接於該第四節點，而該替換開關之導通或斷路則與其對應之主動開關相反。
8. 如申請專利範圍第6項所述的低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器，其中，該第n相(Phase)二極體可替換為一第n相(Phase)替換主動開關，該第n相(Phase)替換主動開關具有一第n相(Phase)替換主動開關第一端及一第n相(Phase)替換主動開關第二端，該第n相(Phase)替換主動開關第一端電性連接於該第n相(Phase)第三節點，該第n相(Phase)替換主動開關第二端電性連接於該第四節點，而該第n相替換 開關之導通或斷路則與其對應之第n相主動開關相反。
9. 一種低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器，適用於電性連接在一具有正極及一負極的直流電壓源與一具有一負載第一端及一負載第二端之負載，並包含：一第一主動開關，具有一與該負極電性連接且形成一第一節點的第一主動開關第一端，及一第一主動開關第二端；一輸入電感，具有一與該正極電性連接的輸入電感第一端，及一與該負載第二端電性連接且形成一第二節點的輸入電感第二端；一轉移電感，具有一電性連接於該第二節點的轉移電感第一端，及一與該第一主動開關第二端電性連接且形成一第三節點的轉移電感第二端；一輸出電容，具有一電性連接於該第二節點的輸出電容第一端，及一與該負載第一端電性連接且形成一第四節點的輸出電容第二端；一第一二極體，具有一與該第三節點電性連接的第一二極體陽極端，及一電性連接於該第四節點的第一二極體陰極體；一輔助電容，具有一電性連接於該第一節點的輔助電容第一端，及一電性連接於該第四節點的輔助電容第二端。
10. 如申請專利範圍第9項所述的低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器，其中，該轉移電感、該第一主動開關及該第一二極體可擴充至n相(Phase)，n為一正整數，其第n相(Phase)包括有：一第n相(Phase)主動開關，具有一第n相(Phase)主動開關第一端， 及一第n相(Phase)主動開關第二端，該第n相(Phase)主動開關第一端電性連接於該第一節點；一第n相(Phase)轉移電感，具有一第n相(Phase)轉移電感第一端，及一第n相(Phase)轉移電感第二端，該第n相(Phase)轉移電感第一端電性連接於該第二節點，該第n相(Phase)轉移電感第二端與該第n相(Phase)主動開關第二端電性連接並形成一第n相(Phase)第三節點；一第n相(Phase)二極體，具有一第n相(Phase)二極體陽極端，及一第n相(Phase)二極體陰極端，該第n相(Phase)二極體陽極端電性連接於該第n相(Phase)第三節點，該第n相(Phase)二極體陰極端電性連接於該第四節點。
11. 如申請專利範圍第9項所述的低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器，其中，該第一二極體可替換為一第一替換主動開關，該第一替換主動開關具有一第一替換主動開關第一端及一第一替換主動開關第二端，該第一替換主動開關第一端電性連接於該第三節點，該第一替換主動開關第二端電性連接於該第四節點，而該替換開關之導通或斷路則與其對應之主動開關相反。
12. 如申請專利範圍第10項所述的低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器，其中，該第n相(Phase)二極體可替換為一第n相(Phase)替換主動開關，該第n相(Phase)替換主動開關具有一第n相(Phase)替換主動開關第一端及一第n相(Phase)替換主動開關第二端，該第n相(Phase)替換主動開關第一端電性連接於該第n相(Phase)第三節點，該第n相(Phase)替換主動開關第二端電性連接於該第四節點，而該第n 相替換開關之導通或斷路則與其對應之第n相主動開關相反。
13. 一種低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器，適用於電性連接在一具有正極及一負極的直流電壓源與一具有一負載第一端及一負載第二端之負載，並包含：一輸入電感，具有一與該負極電性連接的輸入電感第一端，及一輸入電感第二端；一輔助電容，具有一與該輸入電感第二端電性連接且形成一第一節點的輔助電容第一端，及一與該負載第一端電性連接且形成一第四節點的輔助電容第二端一第一主動開關，具有一電性連接於該第一節點的第一主動開關第一端，及一第一主動開關第二端；一輸出電容，具有一與該負載第二端及該正極電性連接且形成一第二節點的輸出電容第二端，及一電性連接於該第四節點的輸出電容第一端；一轉移電感，具有一電性連接於該第二節點的轉移電感第一端，及一與該第一主動開關第二端電性連接且形成一第三節點的轉移電感第二端；一第一二極體，具有一電性連接於該第三節點的第一二極體陽極端，及一電性連接於該第四節點的第一二極體陰極端。
14. 如申請專利範圍第13項所述的低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器，其中，該轉移電感、該第一主動開關及該第一二極體可擴充至n相(Phase)，n為一正整數，其第n相(Phase)包括有： 一第n相(Phase)主動開關，具有一第n相(Phase)主動開關第一端，及一第n相(Phase)主動開關第二端，該第n相(Phase)主動開關第一端電性連接該第一節點；一第n相(Phase)轉移電感，具有一第n相(Phase)轉移電感第一端，及一第n相(Phase)轉移電感第二端，該第n相(Phase)轉移電感第一端電性連接於該第二節點，該第n相(Phase)轉移電感第二端與該第n相(Phase)主動開關第二端電性連接並形成一第n相(Phase)第三節點；一第n相(Phase)二極體，具有一第n相(Phase)二極體陽極端，及一第n相(Phase)二極體陰極端，該第n相(Phase)二極體陽極端電性連接於該第n相(Phase)第三節點，該第n相(Phase)二極體陰極端電性連接於該第四節點。
15. 如申請專利範圍第13項所述的低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器，其中，該第一二極體可替換為一第一替換主動開關，該第一替換主動開關具有一第一替換主動開關第一端及一第一替換主動開關第二端，該第一替換主動開關第一端電性連接於該第三節點，該第一替換主動開關第二端電性連接於該第四節點，而該第一替換開關之導通或斷路與其對應之主動開關相反。
16. 如申請專利範圍第14項所述的低輸入電流漣波升降壓型直流轉換器，其中，該第n相(Phase)二極體可替換為一第n相(Phase)替換主動開關，該第n相(Phase)替換主動開關具有一第n相(Phase)替換主動開關第一端及一第n相(Phase)替換主動開關第二端，該第n相(Phase)替換主動開關第一端電性連接於該第n相(Phase)第三節點，該 第n相(Phase)替換主動開關第二端電性連接於該第四節點，而該第n相替換開關之導通或斷路則與其對應之第n相主動開關相反。