[发明专利]简化单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置及其方法

说明书

本发明公开了一种多阶直流‑直流电能转换装置，包括一逆变器、一具有三绕组的高频变压器、一第一全波整流器、一第二全波整流器、一选择电路及一滤波电路。该高频变压器一次侧的第一绕组连接于该逆变器，该高频变压器二次侧的第二绕组及第三绕组分别连接于第一全波整流器及第二全波整流器。该选择电路连接于该第一全波整流器及第二全波整流器的直流输出端，用以选择该第一全波整流器及第二全波整流器的操作方式为两个全波整流器串联输出或由单一全波整流器输出，以便输出两种电压阶层而形成一多阶输出电压。该滤波电路连接于该选择电路及一负载之间，用以滤除谐波，并输出一直流电压。

技术领域

本发明涉及一种简化单向(unidirectional)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简化单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置及其方法，更特别是关于一种可降低输出电压及电流涟波量的简化单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置及其方法。

背景技术

一般而言，习用的隔离式直流-直流电能转换器已广泛应用于各种技术领域。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，虽然习用的多阶直流-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揭示了习用多阶直流-直流电能转换装置的架构示意图，其主要包括四个方块。请参照图1所示，习用多阶直流-直流电能转换装置1包括一双半桥型逆变器11、一双高频变压器12、一全桥整流器13及一输出滤波电路14，其适当组成该多阶直流-直流电能转换装置1。另外，该双半桥型逆变器11需要采用四个功率开关及四个电容器。

请再参照图1所示，该双半桥型逆变器11由两个半桥型逆变器串联组成，而该双高频变压器12包括两个高频变压器分别连接至该双半桥型逆变器11的两个半桥型逆变器的交流端。在电能转换操作上藉由控制该双半桥型逆变器11的功率开关切换方式，使该双高频变压器12的一次侧(primary side)产生三种电压。另外，该双高频变压器12的二次侧(secondary side)再经由该全桥整流器13进行适当整流后，可输出两种电压阶层。

然而，在实际应用上，由于该双半桥型逆变器11包括两个半桥型逆变器，因此导致其控制复杂，且其需要使用四个该电容器。另外，由于四个该电容器的电容值可能不相同，因此可能导致其电压不一致，进一步导致其控制更复杂。另外，该双高频变压器12包括两个高频变压器，其必须使用两个铁心，因此造成其成本增加及体积庞大。

举例而言，另一习用多阶直流-直流电能转换器，如中国台湾第TW-I575861号的″单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置及其方法″发明专利，其对应美国发明专利公开号为US-20170207712的发明专利申请，揭示了一种单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置及其方法。

图2揭示了中国台湾第TW-I575861号发明专利及美国发明专利公开号为US-20170207712的申请的习用单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置的架构示意图。请参照图2所示，习用单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置2包括一逆变器21、一具有三绕组的高频变压器22、一第一全桥式整流器23、一第二全桥式整流器24、一选择电路25及一滤波电路27，且该选择电路25具有一第一输入端、一第二输入端及一输出端。

请再参照图2所示，该逆变器21的输入端并联连接一输入直流电压源28，且该逆变器21选自一半桥式(half-bridge)逆变器、一全桥式(full-bridge)逆变器或其它结构逆变器。

请再参照图2所示，该半桥式逆变器包括两个电力电子开关及两个电容，且将该两个电力电子开关及两个电容之间适当连接。另外，该全桥式逆变器包括四个电力电子开关及一个电容，且将该四个电力电子开关及一个电容之间适当连接。