[发明专利]双向直流/直流转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流/直流转换电路，且特别是涉及一种双向直流/直流转换器。

背景技术

在一个电源转换系统中，直流/直流转换器是基本的电源转换模块，亦为应用广泛的电源转换模块。而其中隔离型的直流/直流转换电路可利用几种基本转换器电路，例如：全桥式转换器电路、半桥式转换器电路、推挽式转换器电路等来实现。此种直流/直流隔离型转换电路的基本工作原理为：利用上述基本转换器电路的切换开关导通与截止的周期性工作方式，将能量由第一转换电路的输入端传输至第二转换电路的输出端；同时，经由变压器的线圈匝数比关系，来获得所需的输出电压。

而上述几种基本转换器电路具有不同的电路特性，且于元件使用上亦有不同的成本耗费，因此利用上述几种基本转换器电路来设计不同的直流/直流转换器，除了可因应不同的负载功率需求，也可以满足不同的电路设计成本限制。但由于电力经由转换器传输的过程中常会有能量损失，故一般而言会将转换电路的电源转换效率，即输出功率与输入功率的比值，当作一种对于转换电路特性的判断指标，而此电源转换效率，会由于所使用电路工作方式不同而有所差异，因此可利用改变电路设计来改善电源转换效率。

现有的直流/直流隔离型转换电路，多为单方向能量传输，当既需要能量从第一电源侧传输到第二电源侧，又需要由第二电源侧传输到第一电源侧时，往往需要使用两套电路，从而耗费较高的电路成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种双向直流/直流转换器，通过控制变压器两侧的第一转换电路与第二转换电路的电路设计，以实现电流的双向流动、再利用谐振的方式限制每次能量传输时的电流，因此提升操作双向直流/直流转换器的方便性。

本发明提出一种双向直流/直流转换器，耦接于一第一电源侧与一第二电源侧之间，包括一变压器、一第一转换电路、一第二转换电路与一谐振电路。变压器具有对应磁性耦合的一次侧绕组及二次侧绕组；第一转换电路具有多个第一开关元件，各第一开关元件包括一切换开关与一并联切换开关的二极管，各第一开关元件耦接于变压器的一次侧绕组；第二转换电路具有多个第二开关元件，各第二开关元件包括一切换开关与一并联切换开关的二极管，各第二开关元件耦接于变压器的二次侧绕组；以及谐振电路，具有一第一电感、至少一第一电容与一第二电感，第一电感串接变压器的二次侧绕组，至少一第一电容并接第二转换电路，第二电感耦接于第二电源侧与第二转换电路之间；其中，电流自第一电源侧传递至第二电源侧，该多个第一开关元件至少有一个导通，使第一转换电路放电，该多个第二开关元件至少有一个导通，使第二转换电路充电，该多个第一开关元件中至少一个的切换开关的导通周期大致相同于第一电感与至少一第一电容的谐振周期；其中，电流自第二电源侧传递至第一电源侧，该多个第一开关元件至少有一个导通，使第一转换电路充电，该多个第二开关元件至少有一个导通，使第二转换电路放电，该多个第一开关元件中至少一个的二极管的导通周期大致相同于谐振电路的电流谐振。

换句话说，本发明提供一种双向直流/直流转换器，耦接于一第一电源侧与一第二电源侧之间，包括：一变压器，具有对应磁性耦合的一次侧绕组及二次侧绕组；一第一转换电路，具有多个第一开关元件，各该第一开关元件包括一切换开关与一并联该切换开关的二极管，各该第一开关元件耦接于该变压器的一次侧绕组；一第二转换电路，具有多个第二开关元件，各该第二开关元件包括一切换开关与一并联该切换开关的二极管，各该第二开关元件耦接于该变压器的二次侧绕组；以及一谐振电路，具有一第一电感、至少一第一电容与一第二电感，该第一电感串接该变压器的二次侧绕组，该至少一第一电容并联该第二转换电路，该第二电感耦接于该第二电源侧与该第二转换电路之间；其中，电流自该第一电源侧传递至该第二电源侧，该多个第一开关元件至少有一个导通，使该第一转换电路放电，经由该变压器传递，该多个第二开关元件至少有一个导通，使该第二转换电路充电，该多个第一开关元件中至少一个的切换开关的导通周期大致相同于该第一电感与该至少一第一电容的谐振周期；其中，电流自该第二电源侧传递至该第一电源侧，该多个第一开关元件至少有一个导通，使该第一转换电路充电，经由该变压器传递，该多个第二开关元件至少有一个导通，使该第二转换电路放电，该多个第一开关元件中至少一个的二极管的导通周期大致相同于该谐振电路的电流谐振。

在本发明一实施例中，上述该多个第一开关元件中至少一个的切换开关导通时，该多个第二开关元件的切换开关截止；该多个第一开关元件的切换开关截止时，而该多个第一开关元件中至少一个的二极管导通，该多个第二开关元件中至少一个的切换开关导通。