CN107404230B - 降压型直流转换器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降压型直流转换器，可达成零涟波电压特性；零涟波电压于工程上代表接近零的涟波电压。降压型直流转换器包含涟波消除电感器、电能隔离及转换单元、功率开关、第一电容器、第二电容器、第一整流元件、第二整流元件及第一电感器。电能隔离及转换单元包含多个线圈，以将降压型直流转换器分为输入级及输出级。功率开关及第一电容器位于输入级，第一电容器连接于功率开关；第二电容器、第一整流元件、第二整流元件及第一电感器位于输出级，第二电容器连接于第一电感器的一端，第一电感器的另一端连接于第一及第二整流元件。
Description
技术领域
本发明是关于直流转换器，且特别是有关于降压型直流转换器。
背景技术
随着科技的发展，电子产品种类日益增多，如笔记型电脑、移动通讯装置、多媒体播放器等，这些电子产品皆需使用电源转换器来将高电压的交流电源或直流电源转换成一符合需求的低电压且稳定的直流电源，以作为正常运作的电力来源。
传统的降压型电源转换器主要是由控制器、开关元件、二极管、储能电感以及电容器所组成，由于具有结构简单、成本低的特点，因此，已被广泛采用作为电子产品的电源转换器。然而，传统的降压型电源转换器的输出电力具有高输出涟波，这使得输出电压不稳定，并可能影响连接在其后端的负载的操作。
发明内容
本发明为发明者为了纪念其父亲潘恭先生(Mr.Kung Pan)百年冥诞，因此提出一种降压型直流转换器，连接于电源及负载之间。降压型直流转换器包含涟波消除电感器、电能隔离及转换单元、功率开关、第一电感器、第一整流元件、第二整流元件、第一电容器及第二电容器。电能隔离及转换单元电连接于涟波消除电感器，电能隔离及转换单元包含多个线圈，线圈使降压型直流转换器区分为输入级及输出级，其中输入级连接于电源，输出级连接于负载；功率开关位于输入级并电连接于电能隔离及转换单元；第一电容器位于输入级并电连接于电能隔离及转换单元及功率开关；第二电容器位于输出级并电连接于电能隔离及转换单元；第一整流元件位于输出级并电连接于电能隔离及转换单元；第二整流元件位于输出级并电连接于电能隔离及转换单元及第一整流元件；第一电感器位于输出级并电连接于第一整流元件、第二整流元件、第二电容器及负载。当功率开关导通时，第一整流元件导通，第二整流元件截止，涟波消除电感器及第一电感器配合分配电源提供的电力，藉以降低传递至负载的电力的涟波值；当功率开关截止时，第一整流元件截止，第二整流元件导通，涟波消除电感器及第一电容器配合分配电源提供的电力，藉以降低传递至负载的电力的涟波值。
在本发明的一个实施方式中，降压型直流转换器更可以包含输出电容器，输出电容器位于输出级并电连接于第一电感器及第二电容器，并与该负载并联连接。
在本发明的另一实施方式中，涟波消除电感器位于输入级并连接电源、功率开关及第一电容器，涟波消除电感器与第一电容器或第一电感器配合分配电源提供的电力，藉此可以降低输出涟波，甚至达到输出零涟波的效果。
在本发明的再一个实施方式中，涟波消除电感器位于输出级，并连接于第二电容器、第一电感器、输出电容器及负载。涟波消除电感器与第二电容器或第一电感器配合分配电源提供的电力，藉此可以降低输出涟波，甚至达到输出零涟波的效果。
此外，在本发明的降压型直流转换器中，线圈可供配合形成单一个中心抽头变压器，或二个变压器，如此一来，可以为降压型直流转换器的输入级及输出级提供电力隔离效果，且透过调整位于输入级及输出级线圈比，可以更精准地控制降压型直流转换器的输出电压。
附图说明
图1绘示依照本发明第一实施方式的降压型直流转换器的电路图；
图2绘示依照本发明第一实施方式的降压型直流转换器于第一工作模式的电流路径示意图；
图3绘示依照本发明第一实施方式的降压型直流转换器于第二工作模式的电流路径示意图；
图4绘示依照本发明第二实施方式的降压型直流转换器的电路图；
图5绘示依照本发明第三实施方式的降压型直流转换器的电路图；
图6绘示依照本发明第四实施方式的降压型直流转换器的电路图；
图7绘示依照本发明第五实施方式的降压型直流转换器的电路图；
图8绘示依照本发明第六实施方式的降压型直流转换器的电路图；
图9绘示依照本发明第七实施方式的降压型直流转换器的电路图；
图10绘示依照本发明第八实施方式的降压型直流转换器的电路图；
图11绘示依照本发明第九实施方式的降压型直流转换器的电路图；
图12绘示依照本发明第十实施方式的降压型直流转换器的电路图；
图13绘示依照本发明第十一实施方式的降压型直流转换器的电路图；以及
图14绘示依照本发明第十二实施方式的降压型直流转换器的电路图。
其中，附图标记：
10 降压型直流转换器
100、100_1～100_n 涟波消除电感器
110、110_1～110_n 第一整流元件
112、112_1～112_n 第二整流元件
C1 第一电容器
C2、C2_1～C2_n 第二电容器
Co、Co_1～Co_n 输出电容器
D 本体二极管
L1、L1_1～L1_n 第一电感器
Q 功率开关
RL、RL_1～RL_n 负载
TR1 第一变压器
TR2 第二变压器
Vin 电源
W1 第一线圈
W2 第二线圈
W3、W3_1～W3_n 第三线圈
W4、W4_1～W4_n 第四线圈
具体实施方式
请参照图1，其绘示依照本发明第一实施方式的降压型直流转换器的电路图。降压型直流转换器10连接于电源Vin及负载RL之间，并包含电能隔离及转换单元(未另标号)、涟波消除电感器100、功率开关Q、第一电感器L1、第一整流元件110、第二整流元件112、第一电容器C1、第二电容器C2及输出电容器Co。
电能隔离及转换单元包含多个线圈，在图1中，电能隔离及转换单元包含第一至第四线圈W1～W4；其中，第一线圈W1及第二线圈W2串联连接并位于降压型直流转换器10与电源Vin相连接的一侧(以下称输入级)，第三线圈W3及第四线圈W4串联连接并位于降压型直流转换器与负载RL相连接的一侧(以下称输出级)，第一线圈W1及第三线圈W3互相耦合使形成第一变压器TR1，第二线圈W2及第四线圈W4互相耦合使形成第二变压器TR2。在此要特别说明的是，第一线圈W1及第二线圈W2可称为输入级线圈，第三线圈W3及第四线圈W4可称为输出级线圈。
涟波消除电感器100、功率开关Q及第一电容器C1位于输入级，其中图1所绘示的功率开关Q为N型金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)，实际实施时并不以此为限。涟波消除电感器100的一端电连接于电源Vin，另一端电连接于功率开关Q的漏极及第一电容器C1的一端。而第一电容器C1的另一端连接于第一线圈W1非与第二线圈W2相连接的一端。
功率开关Q的源极连接于第一线圈W1及第二线圈W2之间，栅极可例如是连接于控制器(图未示)，并接受控制器输出的控制信号以进行导通(Turn-on)或截止(Turn-off)。功率开关Q的漏源之间更可与二极管D并联，二极管D可例如是功率开关Q的本体二极管(BodyDiode)。
第二电容器C2、第一整流元件110、第二整流元件112、第一电感器L1及输出电容器Co分别位于输出级。输出电容器Co与负载RL并联连接。第二电容器C2电连接于第三线圈W3非与第四线圈W4相连接的一端，另一端电连接于第一电感器L1、输出电容器Co及负载RL。
在图1中，第一整流元件110及第二整流元件112以二极管实现之；其中，第一整流元件110的阳极连接于第三线圈W3及第四线圈W4之间，阴极电连接于第二整流元件112的阴极与第一电感器L1，第二整流元件112的阳极电连接于第四线圈W4非与第三线圈W3相连接的一端、输出电容器Co及负载RL。第一电感器L1的一端连接于第一整流元件110及第二整流元件112的阴极，另一端连接于第二电容器C2、输出电容器Co及负载RL。
请参阅图2，其绘示依照本发明第一实施方式的降压型直流转换器于第一工作模式的电流路径示意图。当降压型直流转换器10操作于第一工作模式时，功率开关Q导通，第一整流元件110导通，第二整流元件112截止。此时电源Vin产生的电力在输入级形成二电流路径，其中一路径形成于电源Vin、涟波消除电感器100、功率开关Q及第二线圈W2之间，另一路径形成于第一线圈W1、第一电容器C1及功率开关Q之间。藉此，电源Vin提供的电力可传递至第一线圈W1及第二线圈W2，并耦合至第三线圈W3及第四线圈W4。
耦合至输出级(即第三线圈W3及第四线圈W4)的电力亦形成二电流路径，其中的一电流路径形成于第二电容器C2、第三线圈W3、第一整流元件110及第一电感器L1之间，另一电流路径形成于第四线圈W4、第一整流元件110、第一电感器L1及输出电容器Co之间，输出电容器Co同时也提供电力给负载RL使用。
当功率开关Q导通时，涟波消除电感器100与第一电感器L1配合分配电源Vin提供的电力，藉以降低形成于涟波消除电感器100上的电压降，进而达到降低涟波的效果。
请参阅图3，其绘示依照本发明第一实施方式的降压型直流转换器于第二工作模式的电流路径示意图。当降压型直流转换器10操作于第二工作模式时，功率开关Q截止，第一整流元件110截止，第二整流元件112导通。此时电源Vin产生的电力在输入级的涟波消除电感器100、第一电容器C1、第一线圈W1及第二线圈W2之间形成单一电流路径，藉此，电源Vin提供的电力可传递至第一线圈W1及第二线圈W2，并耦合至第三线圈W3及第四线圈W4。
耦合至输出级的电力亦形成二电流路径，其中的一电流路径形成于第三线圈W3、第二电容器C2、输出电容器Co及第四线圈W4之间，另一电流路径形成于第二整流元件112、第一电感器L1及输出电容器Co之间，输出电容器Co同时也提供电力给负载RL使用。
当功率开关Q截止时，涟波消除电感器100与第一电容器C1配合分配电源Vin提供的电力，藉以降低形成于涟波消除电感器100上的电压降，进而达到降低涟波的效果。
请参阅图4，其绘示依照本发明第二实施方式的降压型直流转换器的电路图。图4所绘示的降压型直流转换器10连接于电源Vin及负载RL之间，并包含电能隔离及转换单元(未另标号)、涟波消除电感器100、功率开关Q、第一电感器L1、第一整流元件110、第二整流元件112、第一电容器C1、第二电容器C2及输出电容器Co。
图4所绘示的降压型直流转换器10的输入级的连接方式相同于图1所绘示的降压型直流转换器10，在此不予赘述；其中，两者的差异在于:图4所绘示的第一整流元件110及第二整流元件112分别以金属氧化物半导体场效应晶体管实现之，藉以提供同步整流(Synchronous Rectification)效果。
虽然以金属氧化物半导体场效应晶体管实现的第一整流元件110及第二整流元件112的电路架构较以二极管实现第一整流元件110及第二整流元件112来的复杂且成本较高，但金属氧化物半导体场效应晶体管却具有导通电阻低、开关时间短、输入阻抗高等特点，可以降低导通损失。
在图4中，第一整流元件110的源极连接在第三线圈W3及第四线圈W4之间，漏极连接于第二整流元件112的漏极及第一电感器L1。第二整流元件112的源极连接于第四线圈W4非与第三线圈W3相连接的一端、输出电容器Co及负载RL。第一整流元件110及第二整流元件112的漏源之间更可与二极管D并联，二极管D可例如分别是第一整流元件110及第二整流元件112的本体二极管。本实施方式的降压式直流转换器的操作模式相同于前述第一实施方式的降压式直流转换器的操作模式，在此不与赘述；图4所绘示的降压型直流转换器10至少可以达到如图1所绘示的降压型直流转换器10所具备的降低涟波电压的效果。
请参照图5，其绘示依照本发明第三实施方式的降压型直流转换器的电路图。如图5所示，降压型直流转换器10包含多个线圈；如图5所示的电能隔离及转换单元包含第一线圈W1及第二线圈W2；其中，第一线圈W1位于降压型直流转换器10与电源Vin相连接的一侧(以下称输入级)，第二线圈W2位于降压型直流转换器与负载RL相连接的一侧(以下称输出级)，第一线圈W1及第二线圈W2互相耦合使形成中心抽头变压器TR1。如此，虽然会增加电能隔离及转换单元的制作工法的复杂度，却可以有效地缩小降压型直流转换器10的整体体积。
涟波消除电感器100、功率开关Q及第一电容器C1位于输入级，其中图5所绘示的功率开关Q为N型金属氧化物半导体场效应晶体管。涟波消除电感器100的一端电连接于电源Vin，另一端电连接于功率开关Q的漏极与第一电容器C1的一端。而第一电容器C1的另一端连接于第一线圈W1的一端。功率开关Q的源极连接于第一线圈W1的中心抽头端(或称中心抽头变压器TR1输入级的中心抽头端)，栅极可例如是连接于控制器(图未示)，并接受控制器输出的控制信号以进行导通或截止。
第二电容器C2、第一整流元件110、第二整流元件112、第一电感器L1及输出电容器Co分别位于输出级。输出电容器Co与负载RL并联连接。第二电容器C2电连接于第二线圈W2的一端，另一端电连接于第一电感器L1、输出电容器Co及负载RL。第一整流元件110及第二整流元件112以二极管实现之；第一整流元件110的阳极连接于第二线圈W2的中心抽头端(或称中心抽头变压器TR1输出级的中心抽头端)，阴极电连接于第二整流元件112的阴极，第二整流元件112的阳极电连接于第二线圈W2的另一端、输出电容器Co及负载RL。第一电感器L1的一端连接于第一整流元件110的阴极及第二整流元件112的阴极，另一端连接于第二电容器C2及输出电容器Co。本实施方式的降压式直流转换器的操作模式相同于前述第一实施方式的降压式直流转换器的操作模式，在此不与赘述；且本实施方式的降压式直流转换器也可以达到降低涟波电压的效果。
请参照图6，其绘示依照本发明第四实施方式的降压型直流转换器的电路图。如图6所示的降压型直流转换器10是由多组图1所绘示的降压型直流转换器10所组成，并可供输出电力于多个负载RL_1～RL_n。
图6所示的降压型直流转换器10位于电源Vin及负载RL之间。降压型直流转换器10包含电能隔离及转换单元(未另标号)、涟波消除电感器100、功率开关Q、第一电感器L1_1～L1_n、第一整流元件110_1～110_n、第二整流元件112_1～112_n、第一电容器C1、第二电容器C2_1～C2_n及输出电容器Co_1～Co_n。
电能隔离及转换单元包含多个线圈，其中的二线圈W1及W2串联连接并位于降压型直流转换器10与电源Vin相连接的一侧(以下称输入级)，其他线圈W3_1～W3_n以及W4_1～W4_n位于降压型直流转换器与负载RL_1～RL_n相连接的一侧(以下称输出级)；如图6所示，线圈W3_1及W4_1串联连接，线圈W3_n及W4_n串联连接。线圈W1及第三线圈W3_1～W3_n互相耦合使形成第一变压器TR1，线圈W2及线圈W4_1～W4_n互相耦合使形成第二变压器TR2。
涟波消除电感器100、功率开关Q及第一电容器C1位于输入级，其中图6所绘示的功率开关Q为N型金属氧化物半导体场效应晶体管，实际实施时并不以此为限。涟波消除电感器100的一端电连接于电源Vin，另一端电连接于功率开关Q的漏极及第一电容器C1的一端。第一电容器C1的另一端连接于第一线圈W1非与第二线圈W2相连接的一端。功率开关Q的源极连接于第一线圈W1及第二线圈W2之间，栅极可例如是连接于控制器(图未示)，并接受控制器输出的控制信号以进行导通或截止。
第二电容器C2_1～C2_n、第一整流元件110_1～110_n、第二整流元件112_1～112_n、第一电感器L1_1～L1_n及输出电容器Co_1～Co_n分别位于输出级。每个输出电容器Co_1～Co_n与其中的一负载RL并联连接。每个第二电容器C2_1～C2_n电连接于线圈W3_1～W3_n非与线圈W4_1～W4_n相连接的一端，另一端电连接于其中的一第一电感器L1_1～L1_n及其中的一输出电容器Co_1～Co_n。每个第一整流元件110_1～110_n的阳极连接于线圈W3_1～W3_n及线圈W4_1～W4_n之间，阴极电连接于第二整流元件112_1～112_n的阴极。每个第二整流元件112_1～112_n的阳极电连接于线圈W4_1～W4_n非与线圈W3_1～W3_n相连接的一端、输出电容器Co_1～Co_n及负载RL_1～RL_n。每个第一电感器L1_1～L1_n的一端连接于第一整流元件110_1～110_n及第二整流元件112_1～112_n的阴极，另一端连接于第二电容器C2_1～C2_n及输出电容器Co_1～Co_n。本实施方式的每个降压式直流转换器的操作模式相同于前述第一实施方式的降压式直流转换器的操作模式，在此不与赘述；且本实施方式的每个降压式直流转换器也可以达到降低涟波电压的效果。
请参阅图7，其绘示依照本发明第五实施方式的降压型直流转换器的电路图。图7所绘示的降压型直流转换器10与图1所绘示的降压型直流转换器10类似，其差异处在于图7所绘示直流转换器10更包含第三电容器C3及第二电感器L2。
第三电容器C3设于降压型直流转换器的输入端，第三电容器C3的一端连接于涟波消除电感器100及功率开关Q的漏极，另一端连接于第二线圈W2非与第一线圈W1相连接的一端。第三电容器C3具有使降压型直流转换器10的输入涟波更小的效果。
第二电感器L2设于降压型直流转换器的输出端，第二电感器L2的一端连接于第二电容器C2及第一电感器L1，另一端连接于输出电容器Co及负载RL。第二电感器L2让降压型直流转换器的输出端具有零涟波的效果。本实施方式的降压式直流转换器的操作模式相同于前述第一实施方式的降压式直流转换器的操作模式，在此不与赘述；图7所绘示的降压型直流转换器10至少可以达到如图1所绘示的降压型直流转换器10所具备的降低涟波电压的效果。
请参照图8，其绘示依照本发明第六实施方式的降压型直流转换器的电路图。降压型直流转换器10连接于电源Vin及负载RL之间，并包含电能隔离及转换单元(未另标号)、涟波消除电感器100、功率开关Q、第一电感器L1、第一整流元件110、第二整流元件112、第一电容器C1、第二电容器C2及输出电容器Co。
电能隔离及转换单元包含多个线圈，如图8所示的电能隔离及转换单元包含第一至第四线圈W1～W4；其中，第一线圈W1及第二线圈W2串联连接并位于降压型直流转换器10与电源Vin相连接的一侧(以下称输入级)，第三线圈W3及第四线圈W4串联连接并位于降压型直流转换器与负载RL相连接的一侧(以下称输出级)，第一线圈W1及第三线圈W3互相耦合使形成第一变压器TR1，第二线圈W2及第四线圈W4互相耦合使形成第二变压器TR2。
功率开关Q及第一电容器C1位于输入级，其中图8所绘示的功率开关Q为N型金属氧化物半导体场效应晶体管。功率开关Q漏极连接于电源Vin及第一电容器C1的一端，源极连接于第一线圈W1及第二线圈W2之间，栅极可例如是连接于控制器(图未示)，并接受控制器输出的控制信号以进行导通或截止。功率开关Q的漏源之间更可与二极管D并联，二极管D可例如是功率开关Q的本体二极管；第一电容器C1的另一端连接于第一线圈W1非与第二线圈W2相连接的一端。
第二电容器C2、第一整流元件110、第二整流元件112、第一电感器L1、涟波消除电感器100、输出电容器Co分别位于输出级。输出电容器Co与负载RL并联连接，还同时连接于涟波消除电感器100的一端。第二电容器C2电连接于第三线圈W3非与第四线圈W4相连接的一端，另一端电连接于涟波消除电感器100的另一端非与输出电容器Co及负载RL连接的一端。第一整流元件110的阳极连接于第三线圈W3及第四线圈W4之间，阴极电连接于第二整流元件112的阴极，第二整流元件112的阳极电连接于第四线圈W4非与第三线圈W3相连接的一端、输出电容器Co及负载RL。第一电感器L1的一端连接于第一整流元件110及第二整流元件112的阴极，另一端连接于第二电容器C2及涟波消除电感器100的另一端非与输出电容器Co及负载RL相连接的一端。
于实际操作时，当功率开关Q导通，第一整流元件110导通，第二整流元件112截止，涟波消除电感器100与第一电感器L1配合分配电源Vin提供的电力，藉以降低形成于涟波消除电感器100上的电压降，进而达到降低涟波的效果。当功率开关Q截止，第一整流元件110截止，第二整流元件112导通，涟波消除电感器100与第二电容器C2配合分配电源Vin提供的电力，藉以降低形成于涟波消除电感器100上的电压降，进而达到降低涟波的效果。
请参照图9，其绘示依照本发明第七实施方式的降压型直流转换器的电路图。如图9所示，降压型直流转换器10包含多个线圈，在图9中，电能隔离及转换单元包含第一及第二线圈W1、W2；其中，第一线圈W1位于降压型直流转换器10与电源Vin相连接的一侧(以下称输入级)，第二线圈W2位于降压型直流转换器与负载RL相连接的一侧(以下称输出级)，第一线圈W1及第二线圈W2互相耦合使形成中心抽头变压器TR1。
功率开关Q及第一电容器C1位于输入级，其中图9所绘示的功率开关Q为N型金属氧化物半导体场效应晶体管。功率开关Q的漏极连接于电源Vin及第一电容器C1的一端，功率开关Q的源极连接于第一线圈W1的中心抽头端，栅极可例如是连接于控制器(图未示)，并接受控制器输出的控制信号以进行导通或截止。第一电容器C1的另一端连接于第一线圈W1的一端。
第二电容器C2、第一整流元件110、第二整流元件112、第一电感器L1、涟波消除电感器100及输出电容器Co分别位于输出级。输出电容器Co与负载RL并联连接，还同时连接于涟波消除电感器100的一端。第二电容器C2电连接于第二线圈W2的一端，另一端电连接于涟波消除电感器100的另一端非与输出电容器Co及负载RL相连接的一端。第一整流元件110的阳极连接于第二线圈W2的中心抽头端，阴极电连接于第二整流元件112的阴极，第二整流元件112的阳极电连接于第二线圈W2的另一端、输出电容器Co及负载RL。第一电感器L1的一端连接于第一整流元件110及第二整流元件112的阴极，另一端连接于第二电容器C2及涟波消除电感器100的另一端非与输出电容器Co及负载RL相连接的一端。本实施方式的降压式直流转换器的操作模式相同于前述第六实施方式的降压式直流转换器的操作模式，在此不与赘述；且本实施方式的降压式直流转换器也可以达到降低涟波电压的效果。
请参照图10，其绘示依照本发明第八实施方式的降压型直流转换器的电路图。图10所示的降压型直流转换器10是由多组图8输出级所绘示的降压型直流转换器10所组成，并可供输出电力于多个负载RL_1～RL_n。
图10所示的降压型直流转换器10位于电源Vin及负载RL之间。降压型直流转换器10包含电能隔离及转换单元(未另标号)、涟波消除电感器100_1～100_n、功率开关Q、第一电感器L1_1～L1_n、第一整流元件110_1～110_n、第二整流元件112_1～112_n、第一电容器C1、第二电容器C2_1～C2_n及输出电容器Co_1～Co_n。
电能隔离及转换单元包含多个线圈，其中的二线圈W1及W2串联连接并位于降压型直流转换器10与电源Vin相连接的一侧(以下称输入级)，其他线圈W3_1～W3_n以及W4_1～W4_n位于降压型直流转换器与负载RL相连接的一侧(以下称输出级)；如图10所示，线圈W3_1及W4_1串联连接，线圈W3_n及W4_n串联连接，线圈W1及第三线圈W3_1～W3_n互相耦合使形成第一变压器TR1，线圈W2及线圈W4_1～W4_n互相耦合使形成第二变压器TR2。
功率开关Q及第一电容器C1位于输入级，其中图10所绘示的功率开关Q为N型金属氧化物半导体场效应晶体管，实际实施时并不以此为限。第一电容器C1的一端连接于第一线圈W1非与第二线圈W2相连接的一端，另一端连接于功率开关Q的漏极及电源Vin。功率开关Q的源极连接于第一线圈W1及第二线圈W2之间，栅极可例如是连接于控制器(图未示)，并接受控制器输出的控制信号以进行导通或截止。
涟波消除电感器100_1～100_n、第二电容器C2_1～C2_n、第一整流元件110_1～110_n、第二整流元件112_1～112_n、第一电感器L1_1～L1_n及输出电容器Co_1～Co_n分别位于输出级。每个输出电容器Co_1～Co_n与其中的一负载RL_1～RL_n并联连接。每个第二电容器C2_1～C2_n电连接于线圈W3_1～W3_n非与线圈W4_1～W4_n相连接的一端，另一端电连接于其中的一涟波消除电感器100_1～100_n的一端，涟波消除电感器100_1～100_n的另一端电连接于输出电容器Co_1～Co_n及负载RL_1～RL_n。每个第一整流元件110_1～110_n的阳极连接于线圈W3_1～W3_n及线圈W4_1～W4_n之间，阴极电连接于第二整流元件112_1～112_n的阴极。每个第二整流元件112_1～112_n的阳极电连接于线圈W4_1～W4_n非与线圈W3_1～W3_n相连接的一端、输出电容器Co_1～Co_n及负载RL_1～RL_n。每个第一电感器L1_1～L1_n的一端连接于第一整流元件110_1～110_n及第二整流元件112_1～112_n的阴极，另一端连接于第二电容器C2_1～C2_n及涟波消除电感器100_1～100_n的另一端非与输出电容器Co_1～Co_n及负载RL_1～RL_n相连接的一端。本实施方式的每个降压式直流转换器的操作模式相同于前述第六实施方式的降压式直流转换器(如图8所示)的操作模式，在此不与赘述；且本实施方式的每个降压式直流转换器也可以达到降低涟波电压的效果。
请参阅图11，其绘示依照本发明第九实施方式的降压型直流转换器的电路图。图11所绘示的降压型直流转换器10与图8所绘示的降压型直流转换器10类似，其差异处在于图11所绘示直流转换器10更包含第二电感器L2及第三电容器C3。
第二电感器L2设于降压型直流转换器的输入端，第二电感器L2的一端连接于电源Vin，另一端连接于功率开关Q的漏极及第一电容器C1。第二电感器L2用以使降压型直流转换器10的输入端具有零涟波效果。
第三电容器C3设于降压型直流转换器的输出端，第三电容器C3的一端连接于第二电容器C2、涟波消除电感器100及第一电感器L1，另一端连接于第二线圈W2、第二整流元件112、输出电容器Co及负载RL。第三电容器C3让降压型直流转换器的输出涟波更小。本实施方式的降压式直流转换器的操作模式相同于前述第六实施方式的降压式直流转换器的操作模式，在此不与赘述；图11所绘示的降压型直流转换器10至少可以达到如图8所绘示的降压型直流转换器10所具备的降低涟波电压的效果。
请参阅图12，其绘示依照本发明第十实施方式的降压型直流转换器的电路图。降压型直流转换器包含电能隔离及转换单元(未另标号)、涟波消除电感器100、功率开关Q、第一电感器L1、第一整流元件110、第二整流元件112、第一电容器C1、第二电容器C2及输出电容器Co。电能隔离及转换单元包含第一线圈W1、第二线圈W2、第三线圈W3及第四线圈W4，第一线圈W1及第二线圈W2分别位于降压型直流转换器的输入级，第三线圈W3及第四线圈W4分别位于降压型直流转换器的输出级；第一线圈W1与第三线圈W3耦合并形成第一变压器TR1，第二线圈W2与第四线圈W4耦合并形成第二变压器TR2。
涟波消除电感器100、功率开关Q及第一电容器C1位于输入级。涟波消除电感器100的一端电连接于电源Vin正端，另一端电连接于功率开关Q的漏极及第一电容器C1的一端。而第一电容器C1的另一端连接于第一线圈W1的一端。
功率开关Q的源极连接于第二线圈W2的一端，栅极可例如是连接于控制器(图未示)，并接受控制器输出的控制信号以进行导通或截止。功率开关Q的漏源之间更可与二极管D并联，二极管D可例如是功率开关Q的本体二极管。第一线圈W1及第二线圈W2的另一端连接于电源Vin负端。
第二电容器C2、第一整流元件110、第二整流元件112、第一电感器L1及输出电容器Co分别位于输出级。输出电容器Co与负载RL并联连接。第二电容器C2电连接于第三线圈W3的一端，另一端电连接于第一电感器L1、输出电容器Co及负载RL。
在图12中，第一整流元件110及第二整流元件112以二极管实现；其中，第一整流元件110的阳极连接于第四线圈W4的一端，阴极电连接于第二整流元件112的阴极与第一电感器L1的一端，第二整流元件112的阳极电连接于第三线圈W3、第四线圈W4的另一端、输出电容器Co及负载RL。第一电感器L1的另一端连接于第二电容器C2、输出电容器Co及负载RL。
在图12中，第一线圈W1及第二线圈W2在降压型直流转换器10的输入级共地，第三线圈W3及第四线圈W4在降压型直流转换器10的输出级共地，藉以更进一步地提供消除涟波的效果。
配合参阅图13，其绘示依照本发明第十一实施方式的降压型直流转换器的电路图。降压型直流转换器10连接于电源Vin及负载RL之间，并包含电能隔离及转换单元(未另标号)、涟波消除电感器100、功率开关Q、第一电感器L1、第一整流元件110、第二整流元件112、第一电容器C1、第二电容器C2及输出电容器Co。
电能隔离及转换单元包含多个线圈，在图13中，电能隔离及转换单元包含第一至第四线圈W1～W4；其中，第一线圈W1及第二线圈W2串联连接并位于降压型直流转换器10与电源Vin相连接的一侧(以下称输入级)，第三线圈W3及第四线圈W4串联连接并位于降压型直流转换器与负载RL相连接的一侧(以下称输出级)，第一线圈W1及第三线圈W3互相耦合使形成第一变压器TR1，第二线圈W2及第四线圈W4互相耦合使形成第二变压器TR2。
涟波消除电感器100、功率开关Q及第一电容器C1位于输入级。涟波消除电感器100的一端电连接于电源Vin负端，另一端电连接于功率开关Q的源极及第一电容器C1的一端。而第一电容器C1的另一端连接于第一线圈W1非与第二线圈W2相连接的一端。功率开关Q的漏极连接于第一线圈W1及第二线圈W2之间，功率开关Q的漏源之间更可与二极管D并联。
第二电容器C2、第一整流元件110、第二整流元件112、第一电感器L1及输出电容器Co分别位于输出级。输出电容器Co与负载RL并联连接。第二电容器C2电连接于第三线圈W3非与第四线圈W4相连接的一端，另一端电连接于第一电感器L1、输出电容器Co及负载RL。
第一整流元件110的阳极连接于第四线圈W4非与第三线圈W3连接的一端，阴极连接于第二整流元件112的阴极、输出电容器Co及负载RL；第二整流元件112的阳极连接于第三线圈W3及第四线圈W4之间。第一电感器L1的一端连接于第二整流元件112的阳极，另一端连接于第二电容器C2、输出电容器Co及负载RL。
配合参阅图14，其绘示依照本发明第十二实施方式的降压型直流转换器的电路图。降压型直流转换器10连接于电源Vin及负载RL之间，并包含电能隔离及转换单元(未另标号)、涟波消除电感器100、功率开关Q、第一电感器L1、第一整流元件110、第二整流元件112、第一电容器C1、第二电容器C2及输出电容器Co。
电能隔离及转换单元包含多个线圈，在图14中，电能隔离及转换单元包含第一至第四线圈W1～W4；其中，第一线圈W1及第二线圈位于输入级，且其等的一端连接于电源Vin正端。第三线圈W3及第四线圈W4位于输出级，且其等的一端连接于输出电容器Co及负载RL。第一线圈W1及第三线圈W3互相耦合使形成第一变压器TR1，第二线圈W2及第四线圈W4互相耦合使形成第二变压器TR2。
涟波消除电感器100、功率开关Q及第一电容器C1位于输入级。涟波消除电感器100的一端电连接于电源Vin负端，另一端电连接于功率开关Q的源极及第一电容器C1的一端。而第一电容器C1的另一端连接于第一线圈W1的另一端；换言之，第一电容器C1与第一线圈W1串联连接。功率开关Q的漏极连接于第二线圈W2的另一端，即功率开关Q与第二线圈W2串联连接；功率开关Q的漏源之间更可与二极管D并联。
第二电容器C2、第一整流元件110、第二整流元件112、第一电感器L1及输出电容器Co分别位于输出级。输出电容器Co与负载RL并联连接。第二电容器C2电连接于第三线圈W3，另一端电连接于第一电感器L1、输出电容器Co及负载RL；即第二电容器C2与第三线圈W3串联连接。第一整流元件110的阳极连接于第三线圈W3及第四线圈W4的一端，阴极连接于第二整流元件112的阴极、输出电容器Co及负载RL；第二整流元件112的阳极连接于第四线圈W4的另一端。第一电感器L1的一端除了连接于第四线圈W4而与第四线圈W4形成串联连接外，更连接于第二整流元件112的阳极，另一端则连接于第二电容器C2、输出电容器Co及负载RL。
虽然本发明已以实施方式公开如上，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求保护范围所界定者为准。
Claims (11)
1.一种降压型直流转换器，连接于一电源及一负载之间，其特征在于，该降压型直流转换器包含：
一涟波消除电感器；
一电能隔离及转换单元，电连接于该涟波消除电感器，该电能隔离及转换单元包含多个线圈，该多个线圈使该降压型直流转换器区分为一输入级及一输出级，其中该输入级连接于该电源，该输出级连接于该负载；
一功率开关，位于该输入级并电连接于该电能隔离及转换单元；
一第一电容器，位于该输入级并电连接于该电能隔离及转换单元及该功率开关；
一第二电容器，位于该输出级并电连接于该电能隔离及转换单元及该负载；
一第一整流元件，位于该输出级并电连接于该电能隔离及转换单元；
一第二整流元件，位于该输出级并电连接于该电能隔离及转换单元及该第一整流元件；
一第一电感器，位于该输出级并电连接于该电能隔离及转换单元、该第一整流元件、该第二整流元件及该负载；
一第二电感器，该第二电感器的一端连接该第二电容器及该第一电感器，另一端连接于该负载；以及
一第三电容器，该第三电容器的一端连接于该涟波消除电感器、该第一电容器及该功率开关，另一端连接于该电源及该电能隔离及转换单元，
其中，当该功率开关导通时，该第一整流元件导通，该第二整流元件截止，该涟波消除电感器及该第一电感器配合分配该电源提供的电力，藉以降低传递至该负载的电力的涟波值，当该功率开关截止时，该第一整流元件截止，该第二整流元件导通，该涟波消除电感器及该第一电容器配合分配该电源提供的电力，藉以降低传递至该负载的电力的涟波值。
2.如权利要求1所述的降压型直流转换器，其特征在于，该涟波消除电感器位于该输入级并连接该电源、该功率开关及该第一电容器。
3.如权利要求2所述的降压型直流转换器，其特征在于，该多个线圈配合形成一中心抽头变压器，该功率开关的漏极连接的一端连接于该涟波消除电感器及该第一电容器，源极连接于该中心抽头变压器输入级的中心抽头端，该第一整流元件的一端连接于该中心抽头变压器输出级的中心抽头端，另一端电连接于该第二整流元件及该第一电感器。
4.如权利要求2所述的降压型直流转换器，其特征在于，该多个线圈两两一组串联连接，并配合形成二变压器，该功率开关的漏极连接于该涟波消除电感器及该第一电容器，源极连接于输入级串联连接的该多个线圈间，该第一整流元件的一端连接输出级串联连接的二线圈间，另一端电连接于该第二整流元件及该第一电感器。
5.如权利要求4所述的降压型直流转换器，其特征在于，各该变压器输出级的线圈两两一组串联连接，每一组串联连接的该多个线圈电连接于该第二电容器、该第一整流元件、该第二整流元件及该第一电感器。
6.如权利要求1所述的降压型直流转换器，其特征在于，该功率开关与输入级的一线圈串联连接，该第一电容器与输入级的另一线圈串联连接，第该一电感器与输出级的一线圈串联连接，该第二电容器与输出级的另一线圈串联连接。
7.如权利要求1所述的降压型直流转换器，其特征在于，该涟波消除电感器位于该输出级，并连接于该第二电容器、该第一电感器及该负载。
8.如权利要求7所述的降压型直流转换器，其特征在于，该多个线圈配合形成一中心抽头变压器，该功率开关的漏极连接于该电源，源极连接于该中心抽头变压器输入级的中心抽头端，该第一整流元件的一端连接于该中心抽头变压器输出级的中心抽头端，另一端电连接于该第二整流元件及该第一电感器。
9.如权利要求7所述的降压型直流转换器，其特征在于，该多个线圈两两一组串联连接，并配合形成二变压器，该功率开关的漏极连接于该电源及该第一电容器，源极连接于串联连接的输入级二线圈间，该第一整流元件的一端连接输出级二线圈之间，另一端电连接于该第一电感器。
10.如权利要求9所述的降压型直流转换器，其特征在于，各该变压器输出级的线圈两两一组串联连接，每一组串联连接的该多个线圈电连接于该第二电容器、该第一整流元件、该第二整流元件、该第一电感器及该涟波消除电感器。
11.如权利要求1所述的降压型直流转换器，其特征在于，还包含一输出电容器，与该负载并联连接。
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