[发明专利]电源转换器

说明书

一种电源转换器，包含：多个电容；多个开关，与该多个电容对应耦接，分别根据对应的操作信号，以切换所对应的该电容的电连接关系；至少一充电电感，与该多个电容中的至少一个对应串联；以及至少一放电电感，与该多个电容中的至少一个对应串联。在充电程序中，通过该多个开关的切换，使该多个电容与该至少一充电电感彼此串联于输入电压与输出电压之间，以形成充电路径；在放电程序中，通过该多个开关的切换，使每一电容与对应的该放电电感串联于该输出电压与接地电位间，而形成多个放电路径；该充电程序与该放电程序重复地交错排列。

技术领域

本发明涉及一种电源转换器，特别涉及一种通过切换电容与电感的电连接关系而将输入电压转换为输出电压的电源转换器。

背景技术

图1显示已知的电源转换器。于充电操作中，开关Q1、Q3、Q5、Q8、Q9导通，开关Q2、Q4、Q6、Q7、Q10不导通，使得电容C1串联电感L1于输入电压VIN及输出电压VOUT之间，且电容C2串联电容C3及电感L2于接地电位及输出电压VOUT之间。于放电操作中，开关Q2、Q4、Q6、Q7、Q10导通，开关Q1、Q3、Q5、Q8、Q9不导通，使得电感L1串联电容C1、电容C2于接地电位及输出电压VOUT之间，且电感L2串联电容C3于接地电位及输出电压VOUT之间。此已知的电源转换器的电容需要耐较高的额定电压，例如电容C1的直流偏压是输出电压的3倍Vc1＝3VOUT、电容C2的直流偏压是输出电压的2倍Vc2＝2VOUT、电容C3的直流偏压与输出电压相当Vc3＝VOUT，因为电容的直流偏压相对较高，故此已知电源转换器需要使用具有较大体积的电容。此外，电容的电容值通常会随着直流偏压的上升而降低，当输入电压的范围是在36V及76V之间时，电容C1的直流偏压范围会是在27V及57V之间，由于直流偏压的变化范围较广，故此已知电源转换器的电容值变化相当大，其谐振频率也会随着电容的变化而改变。如此会造成较大的切换电源损耗并且需要复杂的控制来改变电源转换效率。再者，此已知电源转换器的输入电压VIN与输出电压VOUT的电压转换比率仅可为4:1或2:1，并无法进行3:1的电压转换比率。

图2显示另一已知的电源转换器，其为上述已知电源转换器的交错式电源转换器。于第一充电操作中，开关Q1、Q3、Q5、Q8、Q9导通，开关Q2、Q4、Q6、Q7、Q10不导通，使得电容C1串联电感L1于输入电压Vin及输出电压Vout之间，且电容C2串联电容C3、电感L2于接地电位及输出电压Vout之间。于第一放电操作中，开关Q2、Q4、Q6、Q7、Q10导通，开关Q1、Q3、Q5、Q8、Q9不导通，使得电感L1串联电容C1、电容C2于接地电位及输出电压Vout之间，且电感L2串联电容C3于接地电位及输出电压Vout之间。于第二充电操作中，开关Q11、Q13、Q15、Q18、Q19导通，开关Q12、Q14、Q16、Q17、Q20不导通，使得电容C4串联电感L3于输入电压Vin及输出电压Vout之间，且电容C5串联电容C6、电感L4于接地电位及输出电压Vout之间。于第二放电操作中，开关Q12、Q14、Q16、Q17、Q20导通，开关Q11、Q13、Q15、Q18、Q19不导通，使得电感L3串联电容C4、电容C5于接地电位及输出电压Vout之间，且电感L4串联电容C6于接地电位及输出电压Vout之间。第一充电操作与第二放电操作同时进行，第一放电操作与第二充电操作同时进行。与图1所示的电源转换器相同，此已知电源转换器的电容的直流偏压较大，故也需要较高的额定电压及较大体积的电容。此外，电容值变化量会造成其谐振频率的改变并导致较高的切换电源损耗。故此已知电源转换器需要复杂的控制来改变电源转换效率。

有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种创新的电源转换器。

发明内容