[发明专利]能量回收装置

说明书

技术领域

本案涉及一种能量回收装置，尤指一种借由开关的切换达到软式切换的能量回收装置。

背景技术

应用于电源电路的切换装置的基本原理，通过将电源能量于电感及电容间进行交换从而产生不同的电压输出，而随着架构的不同，即可产生升压、降压、负压、交流转直流、或直流转交流等电性转换行为。

在切换装置的设计中，由于需符合消费性电子产品体积小、效能高的需求，所以可靠度、体积、及效率一直是最为重要的考量。然而，切换装置于切换过程中无法避免地会产生能量损失，而能量损失即会造成大量的热能，这些热能必须被有效排除，以免对转换器或系统整体的效能、可靠度及使用寿命造成不良影响。但有效的散热设计通常是借由大单位的散热面积予以达成，从而抵触了消费性电子产品的设计趋势。

为了平衡可靠度、体积、及效率这三个设计考量，例如为ZVS(zero voltage switching)、ZCS(zero current switching)、ZVT(zero voltage transition)、及ZCT(zero current transition)的四种软式切换技术，遂成为业界较普及的解决方案。然而，ZVS及ZCS技术主要是以外加辅助电路与主电路串联的方式予以架构，而ZVT及ZCT技术主要是以外加辅助电路与主电路并联的方式予以架构，因此在主电路较复杂的设计中，辅助电路无法避免地也会具有较多的组件及较高的复杂度，如此不但降低了产品效能、可靠度与使用寿命，也增加了产品体积。

美国第7,916,505号专利案的设计，即为利用辅助电路吸收主电路的切换能量损失。此设计的缺失在于，单一的辅助电路(参照上揭专利案)须建置用以吸收能量损失的被动式钳位电路及用以还原能量损失的降压电路，形成相当复杂的电路架构，一旦在多个主电路的架构设计中，更会因辅助电路的增加，无可避免地提高电路复杂度。

发明内容

鉴于现有技术的种种缺失，本案主要的目的之一在于提供一种以能充分平衡可靠度、体积、及效率的软性切换技术。

为了达到上述目的及其它目的，本案遂提供一种量回收切换装置，连接位在释放侧或吸收侧的多个转换器，包括：一能量吸收部；一能量释放部；以及一能量交换部，其中，该能量交换部与该能量吸收部及该能量释放部相连接，以令该能量吸收部及该能量释放部依序进行位能交换以完成能量回收。

相较于现有技术，由于本案可使能量吸收部及能量释放部依序进行位能交换，所以除了能完成零电压/零电流的切换作业外，也能以组件数较少的低成本架构将切换所损失的能量予以储存，从而增加了系统可靠度及效率，同时延长使用寿命，缩小整体体积。

附图说明

图1A为本案的能量回收装置的功能模块示意图；

图1B为图1A的架构示意图；

图2A为图1B的架构的一变化示意图；

图2B至图2C为依据图2A布设的电路示意图；

图3A为图1B的架构的一变化示意图；

图3B为依据图3A布设的电路示意图；

图4A为图1B的架构的一变化示意图；

图4B至图4C为依据图4A布设的电路示意图；

图5A为依据图2B建置的一具体电路示意图；

图5B为图5A的时序作动图；

图5C为图5A的实际应用示意图；

图6A为图1B的架构的一变化示意图；

图6B至图6D为依据图6A布设的电路示意图；

图7A为图1B的架构的一变化示意图；

图7B至图7C为依据图7A布设的电路示意图；

图8A为图1B的架构的一变化示意图；

图8B至图8D为依据图8A布设的电路示意图；

图9A为图1B的架构的一变化示意图；

图9B至图9C为依据图9A布设的电路示意图；以及

图10为依据图1B布设的电路示意图。

主要组件符号说明

1～n          转换器

C             电容

L             电感

S1、S2、S3、S4开关。

具体实施方式

以下借由特定的具体实施例说明本案的实施方式，本领域技术人员可借由本说明书所揭示的内容轻易地了解本案的其它优点与功效。而本案也可借由其它不同的具体实施例加以施行或应用。