CN109962474A - 不断电电源供应装置 - Google Patents

Abstract

一种不断电电源供应装置包括：开关、第一电感、直流控制单元、第一桥臂、第二桥臂及第三桥臂。当开关切换第一电感耦接交流电源时，交流电源经由第一电感、第一桥臂及第二桥臂转换为总线电源，并经由第二桥臂与第三桥臂转换为输出电源；当开关切换第一电感耦接直流控制单元时，直流电源经由直流控制单元与第一电感转换为总线电源，并经由第二桥臂与第三桥臂转换为输出电源。

Description

不断电电源供应装置

技术领域

本发明是有关一种不断电电源供应装置，尤指一种提升效率、减少元件数及提高系统稳定度的不断电电源供应装置。

背景技术

由于现行的电子设备越来越精密，且电子设备对于电源的供电质量要求越来越高，因此不稳定的电源供电质量均足以影响电子设备的正常运作。也因为现行的电子设备对于电源的供电质量要求越来越高，因此往往会在电子设备前端加装不断电电源供应装置，以当输入电源中断或异常供电时能够立即提供高质量的电力以维持电子设备正常运作。不断电电源供应装置不仅在输入电源中断时可立即供应电力，在电源输入供电正常时，也可对质量不良的电源进行稳压、滤除噪声、防雷击等功能以提供电子设备稳定纯净的电源。

现行不断电电源供应装置，主要架构为交流-直流转换器、直流-直流转换器及逆变器三种独立的转换电路来达成断电时，后端连接的电子装置或电子设备还可以维持正常运作的效果。但由于现行不断电电源供应装置是由三种独立的转换电路构成，因此整体电路的元件数量较多，且体积庞大。且由于元件数量较多，因此不断电电源供应装置中的控制单元必须相对应的输出控制信号分别控制三种独立的转换电路。在控制单元必须相对应的输出控制信号分别控制三种独立的转换电路的情况下，其不断电电源供应装置的控制则较为复杂，因此必定会对不断电电源供应装置整体的系统稳定度、效能以及成本造成相当程度的影响。

因此，如何设计出一种不断电电源供应装置，以降低元件数量，进而提升不断电电源供应装置整体的系统稳定度、效能以及降低成本，乃为本案发明人所欲行克服并加以解决的一大课题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种不断电电源供应装置，以克服习知技术的问题。因此，本发明不断电电源供应装置，包括：开关，耦接交流电源。第一电感，耦接开关。直流控制单元，耦接直流电源与开关。第一桥臂，耦接第一电感。第二桥臂，并联第一桥臂。总线电容，并联第二桥臂。及第三桥臂，并联第二桥臂。其中，当开关切换第一电感耦接交流电源时，交流电源经由第一电感、第一桥臂及第二桥臂转换为总线电源于总线电容上，并经由第二桥臂与第三桥臂转换为输出电源；当开关切换第一电感耦接直流控制单元时，直流电源经由直流控制单元与第一电感转换为总线电源，并经由第二桥臂与第三桥臂转换为输出电源。

于一实施例中，其中第一桥臂包括：第一开关，并联第一二极管，且耦接总线电容的第一端与第一电感。及第二开关，并联第二二极管，且耦接第一电感与总线电容的第二端。第二桥臂包括：第三开关，并联第三二极管，且耦接总线电容的第一端与交流电源。及第四开关，并联第四二极管，且耦接交流电源与总线电容的第二端。

于一实施例中，其中，第一电感的正半周储能回路为交流电源、第一电感、第二开关、第四二极管及交流电源；第一电感的正半周释能回路为交流电源、第一电感、第一二极管、总线电容、第四二极管及交流电源。

于一实施例中，其中第一电感的负半周储能回路为交流电源、第三二极管、第一开关、第一电感及交流电源；第一电感的负半周释能回路为交流电源、第三二极管、总线电容、第二二极管、第一电感及交流电源。

于一实施例中，其中直流控制单元包括：第二电感，耦接直流电源与开关。功率二极管，耦接第二电感。及功率开关，耦接功率二极管与直流电源。

于一实施例中，其中第一电感与第二电感提供匝数比，第二电感上的电压通过匝数比耦合至第一电感，使电压乘上匝数比为第一电感上的电压。

于一实施例中，其中第三桥臂包括：第五开关，并联第五二极管，且耦接总线电容的第一端。第六开关，并联第六二极管，且耦接第五开关与总线电容的第二端。输出线路，耦接第五开关、第六开关及交流电源，以提供输出电源。

于一实施例中，其中更包括控制单元，提供多个控制信号控制开关、直流控制单元、第一桥臂、第二桥臂及第三桥臂，使交流电源或直流电源经过第一电感、直流控制单元、第一桥臂、第二桥臂转换为总线电源，并经过第二桥臂及第三桥臂转换为输出电源。

为了解决上述问题，本发明提供一种不断电电源供应装置，以克服习知技术的问题。因此，本发明不断电电源供应装置，包括：直流控制单元，耦接交流电源与直流电源。第一电感，耦接直流控制单元。第一桥臂，耦接第一电感。第二桥臂，并联第一桥臂。总线电容，并联第二桥臂。及第三桥臂，并联第二桥臂。其中，当直流控制单元控制交流电源耦接第一电感时，交流电源经由第一电感、第一桥臂及第二桥臂转换为总线电源于总线电容上，并经由第二桥臂与第三桥臂转换为输出电源；当直流控制单元控制直流电源耦接第一电感时，直流电源经由第一电感与第一桥臂转换为总线电源，并经由第二桥臂与第三桥臂转换为输出电源。于一实施例中，其中直流控制单元包括：第一电源开关，耦接交流电源与第一电感。及第二电源开关，耦接直流电源与第一电感。其中，当第一电源开关导通，且第二电源开关不导通时，交流电源耦接第一电感；当第一电源开关不导通，且第二电源开关导通时，直流电源耦接第一电感。

为了能更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。

附图说明

图1为本发明第一实施例不断电电源供应装置的电路方块示意图；

图2A为本发明第一实施例不断电电源供应装置的正半周储能回路的电流路径示意图；

图2B为本发明第一实施例不断电电源供应装置的正半周释能回路的电流路径示意图；

图2C为本发明第一实施例不断电电源供应装置的负半周储能回路的电流路径示意图；

图2D为本发明第一实施例不断电电源供应装置的负半周释能回路的电流路径示意图；

图3A为本发明第一实施例不断电电源供应装置的储能回路的电流路径示意图；

图3B为本发明第一实施例不断电电源供应装置的释能回路的电流路径示意图；

图4A为本发明第一实施例不断电电源供应装置的正半周第一回路的电流路径示意图；

图4B为本发明第一实施例不断电电源供应装置的正半周第二回路的电流路径示意图；

图4C为本发明第一实施例不断电电源供应装置的负半周第一回路的电流路径示意图；

图4D为本发明第一实施例不断电电源供应装置的负半周第二回路的电流路径示意图；

图5为本发明第二实施例不断电电源供应装置的电路方块示意图；

图6A分别为本发明第二实施例不断电电源供应装置的正半周储能回路的电流路径示意图；

图6B分别为本发明第二实施例不断电电源供应装置的正半周释能回路的电流路径示意图；

图6C分别为本发明第二实施例不断电电源供应装置的负半周储能回路的电流路径示意图；

图6D分别为本发明第二实施例不断电电源供应装置的负半周释能回路的电流路径示意图；

图7A为本发明第二实施例不断电电源供应装置的储能回路的电流路径示意图；

图7B为本发明第二实施例不断电电源供应装置的释能回路的电流路径示意图；

图8A为本发明第二实施例不断电电源供应装置的正半周第一回路的电流路径示意图；

图8B为本发明第二实施例不断电电源供应装置的正半周第二回路的电流路径示意图；

图8C为本发明第二实施例不断电电源供应装置的负半周第一回路的电流路径示意图；及

图8D为本发明第二实施例不断电电源供应装置的负半周第二回路的电流路径示意图。

其中，附图标记：

100、100’…不断电电源供应装置

10…开关

20、20’…直流控制单元

L2…第二电感

D…功率二极管

S…功率开关

22…第一电源开关

24…第二电源开关

30…第一桥臂

S1…第一开关

S2…第二开关

40…第二桥臂

S3…第三开关

S4…第四开关

50…第三桥臂

52…输出线路

S5…第五开关

S6…第六开关

Lo…输出电感

Co…输出电容

60…控制单元

L1…第一电感

Cbus…总线电容

D1～D6…第一二极管～第六二极管

200…负载

Vac…交流电源

Vdc…直流电源

Vo…输出电源

Vbus…总线电源

Sc…控制信号

N…匝数比

Lps…正半周储能回路

Lpr…正半周释能回路

Lns…负半周储能回路

Lnr…负半周释能回路

Ls…储能回路

Lr…释能回路

Lpc…正半周第一回路

Lpd…正半周第二回路

Lnc…负半周第一回路

Lnd…负半周第二回路

具体实施方式

兹有关本发明的技术内容及详细说明，配合图式说明如下：

请参阅图1为本发明第一实施例不断电电源供应装置的电路方块示意图。不断电电源供应装置100耦接交流电源Vac与直流电源Vdc，且转换交流电源Vac或直流电源Vdc为输出电源Vo，并供应输出电源Vo至负载200。不断电电源供应装置100包括开关10、第一电感L1、直流控制单元20、第一桥臂30、第二桥臂40、总线电容Cbus、第三桥臂50、输出线路52及控制单元60。开关10耦接交流电源Vac、第一电感L1及直流控制单元20，且直流控制单元20耦接直流电源Vdc。第一桥臂30、第二桥臂40、总线电容Cbus及第三桥臂50并联，且提供输出电源Vo供应负载200。控制单元60输出多个控制信号Sc分别控制开关10、直流控制单元20、第一桥臂30、第二桥臂40及第三桥臂50，使不断电电源供应装置100转换交流电源Vac或直流电源Vdc为输出电源Vo。

在一实施例中，开关10为三端点切换开关，开关10的第一端耦接交流电源Vac的火线，开关10的第二端耦接第一电感L1的第一端，且开关10的第三端耦接直流控制单元20。控制单元60通过控制信号Sc控制开关10，使第一电感L1直接耦接交流电源Vac或者使第一电感L1通过直流控制单元20间接耦接直流电源Vdc。直流控制单元20包括第二电感L2、功率二极管D及功率开关S。在一实施例中，第二电感L2的第一端耦接直流电源Vdc的正极，且第二电感L2的第二端耦接开关10的第三端与功率二极管D的阳极。功率开关S的第一端(例如漏极)耦接功率二极管D的阴极，且功率开关S的第二端(例如源极)耦接直流电源Vdc的负极与接地点。第一电感L1的线圈匝数与第二电感L2的线圈匝数之间具有匝数比的关系，有关匝数比的具体关系，于后文将有进一步的叙述。

第一桥臂30包括第一开关S1与第二开关S2，第二桥臂40包括第三开关S3与第四开关S4。第一开关S1的第一端耦接第三开关S3的第一端与总线电容Cbus的第一端。第一开关S1的第二端耦接第一电感L1的第二端与第二开关S2的第一端。第三开关S3的第二端耦接交流电源Vac的中性线与第四开关S4的第一端。第二开关S2的第二端耦接第四开关S4的第二端、总线电容Cbus的第二端及接地点。其中，第一开关S1并联第一二极管D1、第二开关S2并联第二二极管D2、第三开关S3并联第三二极管D3、第四开关S4并联第四二极管D4，以当开关S1～S4不导通时，二极管D1～D4可提供电流的续流路径。值得一提，于本实施例中，二极管D1～D4可以为开关S1～S4自身内部的接面二极管(body diode)，或是开关S1～S4分别额外并联二极管D1～D4。

进一步而言，第一电感L1与直流控制单元20构成直流-直流转换模块，并且控制单元60控制直流-直流转换模块将直流电源Vdc转换为总线电源Vbus。第一电感L1、第一桥臂30及第二桥臂40构成交流-直流转换模块，并且控制单元60控制交流-直流转换模块将交流电源Vac转换为总线电源Vbus。具体地，当有交流电源Vac输入时，控制单元60控制开关10切换，使第一电感L1直接耦接交流电源Vac，此时不断电电源供应装置100通过第一电感L1、第一桥臂30及第二桥臂40所构成的交流-直流转换模块转换交流电源Vac为总线电源Vbus，并将总线电源Vbus储存在总线电容Cbus上。值得一提，于本发明中，交流-直流转换模块可利用控制单元60输出控制信号Sc控制第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3及第四开关S4来构成具有功率因子校正功能的功率因子校正器(Power Factor Converter；PFC)。

当未有交流电源Vac输入时，控制单元60控制开关10切换，使第一电感L1耦接直流控制单元20，此时不断电电源供应装置100通过第一电感L1与直流控制单元20所构成的直流-直流转换模块转换直流电源Vdc为总线电源Vbus，并将总线电源Vbus储存在总线电容Cbus上。

复参阅图1，第三桥臂50包括第五开关S5及第六开关S6。第五开关S5的第一端耦接总线电容Cbus的第一端，第五开关S5的第二端耦接第六开关S6的第一端与输出线路52。第六开关S6的第二端耦接总线电容Cbus的第二端及接地点，且第五开关S5并联第五二极管D5、第六开关S6并联第六二极管D6，以当开关S5～S6不导通时，二极管D5～D6可提供电流的续流路径。值得一提，于本实施例中，二极管D5～D6可以为开关S5～S6自身内部的接面二极管(body diode)，或是开关S5～S6分别额外并联二极管D5～D6。

在一实施例中，输出线路52可以为电路、线路或两者的组合。以电路而言，输出线路52可以为电感与电容构成的滤波电路、二极管或开关构成的整流电路等。以线路而言，输出线路52可以为电力线路，即第六开关S6的第一端直接以电力线路耦接负载200。其原因在于，第五开关S5、第六开关S6及输出线路52之间节点的电压波形为类弦波(阶梯状的弦波)的电压。因此，输出线路52可为滤波电路主要原因是在于，滤波电路可将类弦波(阶梯状的弦波)的电压滤成平滑曲线的弦波电压。但若负载200可直接接收类弦波(阶梯状的弦波)的电压时，第五开关S5与第六开关S6之间的节点可使用电力线路耦接负载200。在本发明中，以输出线路52为电感与电容构成的滤波电路示意。输出线路52包括输出电容Co与输出电感Lo。第五开关S5与第六开关S6之间的节点耦接输出电感Lo的第一端。输出电容Co的第一端耦接输出电感Lo的第二端，输出电容Co的第二端耦接交流电源Vac的中性线，且负载200并联输出电容Co。进一步而言，第二桥臂40与第三桥臂50构成逆变(inverter)模块。控制单元60控制逆变模块将总线电容Cbus上的总线电源Vbus转换为输出电源Vo供应负载200。值得一提，于本发明中，并不限定输出线路52必须为滤波电路，只要可将第六开关S6与输出线路52之间节点的电压供应给负载200正常运作的输出线路52，皆应包含在本发明的范畴当中。

于本实施例中，主要是利用整合的交流-直流转换模块、直流-直流转换模块及逆变模块来构成不断电电源供应装置100。通过交流-直流转换模块与直流-直流转换模块共同使用的第一电感L1与第一开关S1，以及交流-直流转换模块与逆变模块共同使用的第三开关S3与第四开关S4来减少不断电电源供应装置100使用的元件数量，而达到元件的高使用率。

请参阅图2A为本发明第一实施例不断电电源供应装置的正半周储能回路的电流路径示意图，复配合参阅图1。当有交流电源Vac输入时，控制单元60输出控制信号Sc控制开关10，使交流电源Vac耦接第一电感L1。此时控制单元60也输出控制信号Sc控制第一桥臂30与第二桥臂40，使交流电源Vac通过第一桥臂30与第二桥臂40所构成的交流-直流转换模块转换为总线电源Vbus。如图2A所示，当交流电源Vac为正半周，且交流电源Vac对第一电感L1充电时，电流路径形成正半周储能回路Lps。此时交流电源Vac对第一电感L1的正半周储能回路Lps依序为交流电源Vac的火线、第一电感L1、第二开关S2、第四二极管D4返回至交流电源Vac的中性线。

请参阅图2B为本发明第一实施例不断电电源供应装置的正半周释能回路的电流路径示意图，复配合参阅图1～2A。当交流电源Vac为正半周，且第一电感L1对总线电容Cbus放电时，电流路径形成正半周释能回路Lpr。此时第一电感L1对总线电容Cbus的正半周释能回路Lpr依序为交流电源Vac的火线、第一电感L1、第一二极管D1、总线电容Cbus、第四二极管D4返回至交流电源Vac的中性线。

请参阅图2C为本发明第一实施例不断电电源供应装置的负半周储能回路的电流路径示意图，复配合参阅图1～2B。当交流电源Vac为负半周，且交流电源Vac对第一电感L1充电时，电流路径形成负半周储能回路Lns。此时交流电源Vac对第一电感L1的负半周储能回路Lns依序为交流电源Vac的中性线、第三二极管D3、第一开关S1、第一电感L1返回至交流电源Vac的火线。

请参阅图2D为本发明第一实施例不断电电源供应装置的负半周释能回路的电流路径示意图，复配合参阅图1～2C。当交流电源Vac为负半周，且第一电感L1对总线电容Cbus放电时，电流路径形成负半周释能回路Lnr。此时第一电感L1对总线电容Cbus的负半周释能回路Lnr依序为交流电源Vac的中性线、第三二极管D3、总线电容Cbus、第二二极管D2返回至交流电源Vac的火线。

请参阅图3A为本发明第一实施例不断电电源供应装置的储能回路的电流路径示意图，复配合参阅图1。当未有交流电源Vac输入时，控制单元60输出控制信号Sc控制开关10，使直流电源Vdc通过直流控制单元20耦接第一电感L1。此时控制单元60也输出控制信号Sc控制直流控制单元20，使直流电源Vdc通过直流控制单元20与第一电感L1所构成的直流-直流转换模块转换为总线电源Vbus。如图3A所示，当未有交流电源Vac输入，且控制单元60控制功率开关S导通时，直流电源Vdc对第二电感L2充电，此时电流路径形成储能回路Ls。直流电源Vdc对第二电感L2的储能回路Ls依序为直流电源Vdc的正极、第二电感L2、功率二极管D、功率开关S返回至直流电源Vdc的负极。

请参阅图3B为本发明第一实施例不断电电源供应装置的释能回路的电流路径示意图，复配合参阅图1、3A。当未有交流电源Vac输入，且控制单元60控制功率开关S不导通时，第二电感L2对总线电容Cbus放电，此时电流路径形成释能回路Lr。第二电感L2对总线电容Cbus的释能回路Lr依序为直流电源Vdc的正极、第二电感L2、第一电感L1、第一二极管D1、总线电容Cbus返回至直流电源Vdc的负极。

进一步而言，于本实施例中，第一电感L1与第二电感L2构成耦合电感，且第一电感L1的线圈匝数与第二电感L2的线圈匝数的比例关系为匝数比N，即第一电感L1的线圈匝数是第二电感L2的线圈匝数的N倍。第二电感L2上的跨压通过匝数比N耦合至第一电感L1，使第二电感L2上的跨压乘上匝数比N为第一电感L1上的跨压。举例而言，假设直流电源Vdc为40V，且第一电感L1与第二电感L2的匝数比N为3，因此第二电感L2上的跨压为40V，且第一电感L1上的跨压为40V×3为120V，故总线电容Cbus上的总线电源Vbus为直流电源Vdc加上第二电感L2上的跨压与第一电感L1上的跨压(意即40V+40V+120V＝200V)。通过第一电感L1与第二电感L2构成耦合电感，可以降低第一电感L1所需耐受的电压，进而可达到降低第一电感L1的规格及尺寸的功效。

请参阅图4A为本发明第一实施例不断电电源供应装置的正半周第一回路的电流路径示意图，复配合参阅图1。控制单元60输出控制信号Sc控制第二桥臂40与第三桥臂50，使总线电容Cbus上的总线电源Vbus通过第二桥臂40与第三桥臂50所构成的逆变模块转换为输出电源Vo，并供应输出电源Vo至负载200。如图4A所示，当输出电源Vo为正半周时，电流路径形成正半周第一回路Lpc，其路径依序为总线电容Cbus的第一端、第五开关S5、输出线路52(于本实施例以输出电感Lo、输出电容Co构成的滤波电路示意)、第四开关S4返回至总线电容Cbus的第二端。

请参阅图4B为本发明第一实施例不断电电源供应装置的正半周第二回路的电流路径示意图，复配合参阅图1、4A。当输出电源Vo为正半周时，电流路径形成正半周第二回路Lpd，其路径依序为输出线路52(于本实施例以输出电感Lo、输出电容Co构成的滤波电路示意)、第三二极管D3、总线电容Cbus、第六二极管D6返回至输出线路52。

请参阅图4C为本发明第一实施例不断电电源供应装置的负半周第一回路的电流路径示意图，复配合参阅图1、4A～4B。当总输出电源Vo为负半周时，电流路径形成负半周第一回路Lnc，其路径依序为总线电容Cbus的第一端、第三开关S3、输出线路52(于本实施例以输出电容Co、输出电感Lo构成的滤波电路示意)、第六开关S6返回至总线电容Cbus的第二端。

请参阅图4D为本发明第一实施例不断电电源供应装置的负半周第二回路的电流路径示意图，复配合参阅图1、4A～4C。当输出电源Vo为负半周时，电流路径形成负半周第二回路Lnd，其路径依序为输出线路52(于本实施例以输出电感Lo、输出电容Co构成的滤波电路示意)、第五二极管D5、总线电容Cbus、第四二极管D4返回至输出线路52。

请参阅图5为本发明第二实施例不断电电源供应装置的电路方块示意图，复配合参阅图1。本实施例的不断电电源供应装置100’与第一实施例的不断电电源供应装置100差异在于本实施例的直流控制单元20’取代第一实施例的开关10与直流控制单元20。直流控制单元20’耦接交流电源Vac、直流电源Vdc及第一电感L1，且控制单元60通过控制直流控制单元20’使交流电源Vac或直流电源Vdc耦接第一电感L1。当有交流电源Vac输入时，控制单元60通过控制直流控制单元20’，使交流电源Vac耦接第一电感L1，且解耦直流电源Vdc。当交流电源Vac耦接第一电感L1时，不断电电源供应装置100’转换交流电源Vac为总线电源Vbus。当未有交流电源Vac输入时，控制单元60通过控制直流控制单元20’解耦交流电源Vac，且使直流电源Vdc耦接第一电感L1。当直流电源Vdc耦接第一电感L1时，不断电电源供应装置100’转换直流电源Vdc为总线电源Vbus。

具体而言，直流控制单元20’包括第一电源开关22与第二电源开关24。第一电源开关22的第一端耦接交流电源Vac的火线，第一电源开关22的第二端耦接第一电感L1的第一端。第二电源开关24的第一端耦接第一电源开关22的第二端与第一电感L1的第一端，第二电源开关24的第二端耦接直流电源Vdc的正极。当有交流电源Vac输入时，控制单元60控制第一电源开关22导通，且控制单元60控制第二电源开关24不导通。由于第一电源开关22导通且第二电源开关24不导通，因此交流电源Vac的火线耦接第一电感L1且直流电源Vdc的正极未耦接第一电感L1，此时不断电电源供应装置100’转换交流电源Vac为总线电源Vbus。

当未有交流电源Vac输入时，控制单元60控制第一电源开关22不导通，且控制单元60控制第二电源开关24导通。由于第一电源开关22不导通且第二电源开关24导通，因此交流电源Vac的火线未耦接第一电感L1且直流电源Vdc的正极耦接第一电感L1，此时不断电电源供应装置100’转换直流电源Vdc为总线电源Vbus。有关第一电感L1、第一桥臂30、第二桥臂40、总线电容Cbus及第三桥臂50的细部结构与连接关系同于图1的第一实施例，在此不再加以赘述。

值得一提，于本实施例中，第一电源开关22可使用三端双向开关(TRIAC)，且第二电源开关24可使用硅控整流器(SCR)，但不以此为限。控制单元60可输出控制信号Sc控制三端双向开关与硅控整流器的栅极端，以改变三端双向开关与硅控整流器的导通或不导通状态。但于本实施例中，三端双向开关与硅控整流器不限定须以控制单元60输出控制信号Sc控制，例如但不限于也可以自驱动的方式自我导通或不导通。

进一步而言，第一电感L1、第一桥臂30构成直流-直流转换模块，控制单元60控制直流-直流转换模块将直流电源Vdc做直流转换为总线电源Vbus。当未有交流电源Vac输入时，控制单元60控制直流控制单元20’导通直流电源Vdc耦接第一电感L1，此时不断电电源供应装置100’通过第一电感L1与第一桥臂30所构成的直流-直流转换模块转换直流电源Vdc为总线电源Vbus，并将总线电源Vbus储存在总线电容Cbus上。有关交流-直流转换模块(包括第一电感L1、第一桥臂30及第二桥臂40)与逆变模块(包括第二桥臂40与第三桥臂50)的构成及运作方式同于图1的第一实施例，在此不再加以赘述。

本实施例如同图1的第一实施例，主要是利用整合的交流-直流转换模块、直流-直流转换模块及逆变模块来构成不断电电源供应装置100’。通过交流-直流转换模块与直流-直流转换模块共同使用的第一电感L1与第一开关S1，以及交流-直流转换模块与逆变模块共同使用的第三开关S3与第四开关S4来减少不断电电源供应装置100使用的元件数量，而达到元件的高使用率。

请参阅图6A～6D分别为本发明第二实施例不断电电源供应装置的正半周储能回路、正半周释能回路、负半周储能回路及负半周释能回路的电流路径示意图，复配合参阅图5。当有交流电源Vac输入时，控制单元60输出控制信号Sc控制直流控制单元20’，使交流电源Vac耦接第一电感L1。此时控制单元60也输出控制信号Sc控制第一桥臂30与第二桥臂40，使交流电源Vac通过第一桥臂30与第二桥臂40所构成的交流-直流转换模块转换为总线电源Vbus。有关图6A～6D的第二实施例不断电电源供应装置的正半周储能回路、正半周释能回路、负半周储能回路及负半周释能回路的电流路径示意图对应于图2A～2D第一实施例的电流路径，在此不再加以赘述。

请参阅图7A为本发明第二实施例不断电电源供应装置的储能回路的电流路径示意图，复配合参阅图5。当未有交流电源Vac输入时，控制单元60输出控制信号Sc控制直流控制单元20’，使直流电源Vdc耦接第一电感L1。此时控制单元60也输出控制信号Sc控制第一桥臂30，使直流电源Vdc通过第一电感L1与第一桥臂30所构成的直流-直流转换模块转换为总线电源Vbus。如图7A所示，当未有交流电源Vac输入，且控制单元60控制第二开关S2导通时，直流电源Vdc对第一电感L1充电，此时电流路径形成储能回路Ls。直流电源Vdc对第一电感L1的储能回路Ls依序为直流电源Vdc的正极、第二电源开关24、第一电感L1、第二开关S2返回至直流电源Vdc的负极。

请参阅图7B为本发明第二实施例不断电电源供应装置的释能回路的电流路径示意图，复配合参阅图5、7A。当未有交流电源Vac输入，且控制单元60控制第二开关S2不导通时，第一电感L1对总线电容Cbus放电，此时电流路径形成释能回路Lr。第一电感L1对总线电容Cbus的释能回路Lr依序为直流电源Vdc的正极、第二电源开关24、第一电感L1、第一二极管D1、总线电容Cbus返回至直流电源Vdc的负极。

请参阅图8A～8D为本发明第二实施例不断电电源供应装置的正半周第一回路、正半周第二回路、负半周第一回路及负半周第二回路的电流路径示意图，复配合参阅图5。控制单元60输出控制信号Sc控制第二桥臂40与第三桥臂50，使总线电容Cbus上的总线电源Vbus通过第二桥臂40与第三桥臂50所构成的逆变模块转换为输出电源Vo，并供应输出电源Vo至负载200。有关图8A～8D的第二实施例不断电电源供应装置的正半周第一回路、正半周第二回路、负半周第一回路及负半周第二回路的电流路径示意图对应于图4A～4D第一实施例的电流路径，在此不再加以赘述。

综上所述，本发明的一个或多个实施例至少具有以下其中之一的优点：

1、由于本发明的不断电电源供应装置中的交流-直流转换模块与直流-直流转换模块具有共同使用的元件，且交流-直流转换模块与逆变模块具有共同使用的元件，因此可达到减少整体不断电电源供应装置的元件数，进而节省不断电电源供应装置的电路成本的功效；

2、由于本发明的不断电电源供应装置使用较少的元件所构成，因此可减少元件运作时的功率消耗，进而达到提升不断电电源供应装置的电路整体效率的功效；

3、由于本发明通过整合在一起的交流-直流转换模块、直流-直流转换模块及逆变模块来构成不断电电源供应装置，因此控制单元可控制较少的元件，使元件损坏的机率较低，进而可达到提高系统稳定度与效能的功效；及

4、由于本发明的不断电电源供应装置使用第一电感与第二电感所构成的耦合电感，因此可以降低第一电感所需耐受的电压，进而可达到降低第一电感的规格尺及寸的功效。

惟，以上所述，仅为本发明较佳具体实施例的详细说明与图式，惟本发明的特征并不局限于此，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以下述的申请专利范围为准，凡合于本发明申请专利范围的精神与其类似变化的实施例，皆应包括于本发明的范畴中，任何熟悉本领域的相关技术人员在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (16)

1.一种不断电电源供应装置，其特征在于，包括：

一开关，耦接一交流电源；

一第一电感，耦接该开关；

一直流控制单元，耦接一直流电源与该开关；

一第一桥臂，耦接该第一电感；

一第二桥臂，并联该第一桥臂；

一总线电容，并联该第二桥臂；及

一第三桥臂，并联该第二桥臂；

其中，当该开关切换该第一电感耦接该交流电源时，该交流电源经由该第一电感、该第一桥臂及该第二桥臂转换为一总线电源于该总线电容上，并经由该第二桥臂与该第三桥臂转换为一输出电源；当该开关切换该第一电感耦接该直流控制单元时，该直流电源经由该直流控制单元与该第一电感转换为该总线电源，并经由该第二桥臂与该第三桥臂转换为该输出电源。

2.如权利要求1项所述的不断电电源供应装置，其特征在于，该第一桥臂包括：

一第一开关，并联一第一二极管，且耦接该总线电容的第一端与该第一电感；及

一第二开关，并联一第二二极管，且耦接该第一电感与该总线电容的第二端；

该第二桥臂包括：

一第三开关，并联一第三二极管，且该第三开关的第一端耦接该总线电容的第一端与该交流电源；及

一第四开关，并联一第四二极管，且耦接该交流电源与该总线电容的第二端。

3.如权利要求2所述的不断电电源供应装置，其特征在于，该第一电感的一正半周储能回路为该交流电源、该第一电感、该第二开关、该第四二极管及该交流电源；该第一电感的一正半周释能回路为该交流电源、该第一电感、该第一二极管、该总线电容、该第四二极管及该交流电源。

4.如权利要求2所述的不断电电源供应装置，其特征在于，该第一电感的一负半周储能回路为该交流电源、该第三二极管、该第一开关、该第一电感及该交流电源；该第一电感的一负半周释能回路为该交流电源、该第三二极管、该总线电容、该第二二极管、该第一电感及该交流电源。

5.如权利要求2所述的不断电电源供应装置，其特征在于，该直流控制单元包括：

一第二电感，耦接该直流电源与该开关；

一功率二极管，耦接该第二电感；及

一功率开关，耦接该功率二极管与该直流电源。

6.如权利要求5所述的不断电电源供应装置，其特征在于，该第二电感的一储能回路为该直流电源、该第二电感、该功率二极管、该功率开关及该直流电源；该第二电感的一释能回路为该直流电源、该第二电感、该第一电感、该第一二极管、该总线电容及该直流电源。

7.如权利要求5所述的不断电电源供应装置，其特征在于，该第一电感与该第二电感提供一匝数比，该第二电感上的一电压通过该匝数比耦合至该第一电感，使该电压乘上该匝数比为该第一电感上的电压。

8.如权利要求2所述的不断电电源供应装置，其特征在于，该第三桥臂包括：

一第五开关，并联一第五二极管，且耦接该总线电容的第一端；

一第六开关，并联一第六二极管，且耦接该第五开关与该总线电容的第二端；

一输出线路，耦接该第五开关、该第六开关及该交流电源，以提供该输出电源。

9.如权利要求8所述的不断电电源供应装置，其特征在于，该总线电容的一正半周第一回路为该总线电容、该第五开关、该输出线路、该第四开关及该总线电容；该总线电容的一正半周第二回路为该输出线路、该第三二极管、该总线电容、该第六二极管及该输出线路。

10.如权利要求8所述的不断电电源供应装置，其特征在于，该总线电容的一负半周第一回路为该总线电容、该第三开关、该输出线路、该第六开关及该总线电容；该总线电容的一负半周第二回路为该输出线路、该第五二极管、该总线电容、该第四二极管及该输出线路。

11.如权利要求1所述的不断电电源供应装置，其特征在于，更包括一控制单元，提供多个控制信号控制该开关、该直流控制单元、该第一桥臂、该第二桥臂及该第三桥臂，使该交流电源或该直流电源经过该第一电感、该直流控制单元、该第一桥臂、该第二桥臂转换为该总线电源，并经过该第二桥臂及该第三桥臂转换为该输出电源。

12.一种不断电电源供应装置，其特征在于，包括：

一直流控制单元，耦接一交流电源与一直流电源；

一第一电感，耦接该直流控制单元；

一第一桥臂，耦接该第一电感；

一第二桥臂，并联该第一桥臂；

一总线电容，并联该第二桥臂；及

一第三桥臂，并联该第二桥臂；

其中，当该直流控制单元控制该交流电源耦接该第一电感时，该交流电源经由该第一电感、该第一桥臂及该第二桥臂转换为一总线电源于该总线电容上，并经由该第二桥臂与该第三桥臂转换为一输出电源；当该直流控制单元控制该直流电源耦接该第一电感时，该直流电源经由该第一电感与该第一桥臂转换为该总线电源，并经由该第二桥臂与该第三桥臂转换为该输出电源。

13.如权利要求12所述的不断电电源供应装置，其特征在于，该第一桥臂包括：

一第一开关，并联一第一二极管，且耦接该总线电容的第一端与该第一电感；及

一第二开关，并联一第二二极管，且耦接该第一电感与该总线电容的第二端；

该第二桥臂包括：

一第三开关，并联一第三二极管，且耦接该总线电容的第一端与该交流电源；及

一第四开关，并联一第一四极体，且耦接该交流电源与该总线电容的第二端。

14.如权利要求12所述的不断电电源供应装置，其特征在于，该直流控制单元包括：

一第一电源开关，耦接该交流电源与该第一电感；及

一第二电源开关，耦接该直流电源与该第一电感；

其中，当该第一电源开关导通，且该第二电源开关不导通时，该交流电源耦接该第一电感；当该第一电源开关不导通，且该第二电源开关导通时，该直流电源耦接该第一电感。

15.如权利要求12所述的不断电电源供应装置，其特征在于，该第三桥臂包括：

一第五开关，并联一第五二极管，且耦接该总线电容的第一端；

一第六开关，并联一第六二极管，且耦接该第五开关与该总线电容的第二端；及

一输出线路，耦接该第五开关、该第六开关及该交流电源，以提供该输出电源。

16.如权利要求12所述的不断电电源供应装置，其特征在于，更包括一控制单元，提供多个控制信号控制该直流控制单元、该第一桥臂、该第二桥臂及该第三桥臂，使该交流电源或该直流电源经过该第一电感、该第一桥臂、该第二桥臂转换为该总线电源，并经过该第二桥臂及该第三桥臂转换为该输出电源。