CN110178301B - 电压转换电路与电池充电器 - Google Patents
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Abstract
一种电压转换电路(10)以及电池充电器(1)。电压转换电路包括将输入的电源信号进行转换的第一导电支路(101)、第二导电支路(102)与第三导电支路(103)以及第一电容(C1)，还包括第一开关(K1)、第二开关(K2)、第三开关(K3)、第四开关(K4)及第二电容(C2)。第一、第二开关用于控制第二、第三导电电路是否进行电压信号的转换，第三、四开关用于控制是否将第二电容接入第二、三导电支路。当第一、二开关处于电性导通状态，第三、四开关处于电性截止状态时，电压转换电路处于多相输入模式，第一至第三导电支路配合将三相电源信号转换为驱动电压输出；当第一、二开关处于电性截止状态，第三、四开关处于电性导通状态时，电压转换电路处于单相输入模式，第一导电支路将电源信号转换为驱动电压输出。第一电容对转换后的电压进行滤波处理。
Description
技术领域
本发明涉及电压转换技术领域，特别涉及应用于交流转换为直流或者直流转换直流的电池充电器领域，具体涉及一种电压转换电路及电池充电器。
背景技术
随着便携式电子装置在生产、生活中的广泛应用，便携式电子装置中大多选择可重复充电的充电电池作为其驱动源。那么，将充电电池进行充电的充电电路也随之应运而生。然而，目前充电电路仅能够选择交流电源进行充电，而无法直接选用直流蓄电池进行充电，也即是无法同时汇集多相交流电(两相或者三相交流电，220V/50Hz)与单相直流电源进行电压转换的功能，由此导致充电电路使用不方便，用户体验性较差。
发明内容
为解决前述技术问题，本发明提供一种使用方便且用户体验性较高的电压转换电路。
进一步地，本发明还提供具有前述电压转换电路的电池充电器。
一种电压转换电路，包括第一电容、相互并联的第一导电支路、第二导电支路与第三导电支路以及用于输出驱动电压的第一输出端、第二输出端。所述电压转换电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关以及第二电容，所述第一开关电性连接于所述第二导电支路的电源信号的输入端，所述第二开关电性连接于所述第三导电支路的电源信号的输入端，所述第三开关电性连接于所述第二导电支路与所述第二电容的第一电极端，所述第四开关电性连接于所述第三导电支路与所述第一电极端，所述第二电容的第二电极端电性连接所述第二输出端，所述第一电容电性连接于所述第一输出端与所述第二输出端之间。
当所述第一开关与所述第二开关处于电性导通状态，且所述第三开关与第四开关处于电性截止状态时，所述电压转换电路处于多相输入模式，所述第一导电支路、第二导电支路和第三导电支路分别自所述电源信号的输入端接收三相电源信号并且将所述三相电源信号转换为驱动电压并且将所述驱动电压自所述第一输出端以及所述第二输出端输出；
当所述第一开关和所述第二开关处于电性截止状态，且所述第三开关和所述第四开关处于电性导通状态时，所述电压转换电路处于单相输入模式，所述第一导电支路自其电源信号的输入端接收单相电源信号经由所述第一导电支路转换为所述驱动电压，所述第二导电支路、所述第三导电支路、所述第二电容与所述第一输出端以及所述第二输出端输出构成导电回路。
较佳地，当所述电压转换电路处于单相输入模式且当所述第一输出端的电压大于阈值电压时，所述第一输出端交替通过所述第二导电支路和所述第三导电支路与所述第二电容导通以构成降压电路，以将所述第一输出端的电压降低至阈值电压。
较佳地，当所述电压转换电路处于单相输入模式且当所述第一输出端的电压小于阈值电压时，所述第一输出端交替通过所述第二导电支路和所述第三导电支路与所述第二电容导通以构成升压电路，以将所述第一输出端的电压提升至所述阈值电压。
较佳地，所述电压转换电路还包括用于接收所述电源信号的第一输入端、第二输入端以及第三输入端，所述第一导电支路包括第一导电端、第一储能电感、第一整流元件、第二整流元件，所述第一导电端电性连接于所述第一输入端与第一储能电感的一端，所述第一储能电感的另一端电性连接第一连接端，所述第一整流元件电性连接所述第一连接端与所述第一输出端，所述第二整流元件电性连接所述第一连接端与所述第二输出端，所述第一整流元件与第二整流元件通过所述第一连接端串联。所述第二导电支路包括第二导电端、第二储能电感、第三整流元件、第四整流元件，所述第二导电端电性连接于所述第一开关和第三开关，所述第三整流元件电性连接第二连接端与所述第一输出端，所述第二储能电感电性连接于所述第二导电端与第二连接端，所述第四整流元件电性连接所述第二连接端与所述第二输出端，所述第三整流元件与所述第四整流元件通过所述第二连接端串联。所述第三导电支路包括第三导电端，第三储能电感、第五整流元件以及第六整流元件，所述第三导电端电性连接于所述第二开关和第四开关，所述第三储能电感电性连接所述第三导电端与第三连接端，所述第五整流元件电性连接所述第三连接端与所述第一输出端，所述第六整流元件电性连接所述第三连接端与所述第二输出端，所述第五整流元件与所述第六整流元件通过所述第三连接端串联。
较佳地，当所述电压转换电路处于单相输入模式且当所述第一输出端的电压大于阈值电压时，所述第二导电支路中的第三整流元件与所述第四整流元件交替在第一子时间段与第二子时间段处于电性导通状态，所述第一输出端通过所述第三整流元件、所述第二储能电感、所述第三开关、所述第二电容以及所述第四整流元件形成导电回路，并且将所述第一输出端的电能存储在所述第二电容中，其中，所述第一子时间段与所述第二子时间段为连续且相邻的时间段。
较佳地，当所述电压转换电路处于单相输入模式且当所述第一输出端的电压大于阈值电压时，所述第三导电支路中的所述第五整流元件与所述第六整流元件交替在第三子时间段与第四子时间段处于电性导通状态，所述第一输出端通过所述第五整流元件、所述第三储能电感、所述第四开关、所述第二电容以及所述第六整流元件形成导电回路，并且将所述第一输出端的电能存储在所述第二电容中，其中，所述第三子时间段与所述第四子时间段为连续且相邻的时间段。
较佳地，当所述电压转换电路处于单相输入模式且当所述第一输出端的电压小于阈值电压时，对应所述第二导电支路；
在第五子时间段，所述第三整流元件处于截止状态，所述第四整流元件处于导通状态，所述第二电容、所述第三开关、所述第二储能电感以及所述第四整流元件形成导电回路，且所述第二电容将存储电能转移至所述第二储能电感中；以及
在第六子时间段，所述第三整流元件处于导通状态，所述第四整流元件处于截止状态，所述第二电容、所述第三开关、所述第二储能电感、第三整流元件以及所述第一输出端形成导电回路，且所述第二电容与所述第二储能电感将存储的电能转移至所述第一输出端，其中，所述第五子时间段与所述第六子时间段为连续且相邻的时间段。
较佳地，当所述电压转换电路处于单相输入模式且当所述第一输出端的电压小于阈值电压时，
在第七子时间段，所述第五整流元件处于截止状态，所述第六整流元件处于导通状态，所述第二电容、所述第四开关、所述第三储能电感以及所述第六整流元件形成导电回路，且所述第二电容将存储电能转移至所述第三储能电感中；以及
在第八子时间段，所述第五整流元件处于导通状态，所述第六整流元件处于截止状态，所述第二电容、所述第四开关、所述第三储能电感、第五整流元件以及所述第一输出端形成导电回路，且所述第二电容与所述第三储能电感将存储的电能转移至所述第一输出端，其中，所述第七子时间段与所述第八子时间段为连续且相邻的时间段。
较佳地，所述第一-第六整流元件为功率开关器件，所述第一、二开关为单刀双掷开关，所述第三、四开为单刀双掷开关。
一种电池充电器，包括前述电压转换电路。
相较于现有技术，本发明中的电压转换电路通过第一、第二、第三、第四开关的控制使得电压转换电路可以依据需要选择多相交流电源或者单相直流电源作为输入电压，从而有效提高了电压转换电路使用便利性。进一步，由于仅仅采用四个开关以及第二电容能够使得第一、第二输出端输出的驱动电压进行储能滤波，使得驱动电压的纹波电流较小且稳定性较高，同时元件体积较小，进而使得电压转换电路的整体体积较小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例中电压转换电路的电路结构图；
图2为图1所示电压转换电路处于单相输入模式第一种状态下的工作时序图；
图3为图1所示电压转换电路处于单相输入模式第二种状态下的工作时序图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，其为本发明一实施例中电压转换电路的电路结构图。
如图1所示，电压转换电路10用于将接收的电源信号转换为驱动电压，所述电源信号可以是三相交流信号，也可以是单相直流信号，也即是电压转换电路10包括多相输入模式与单相输入模式。所述电压转换电路10可以直接应用于电池充电器1中。
具体地，电压转换电路10包括用于接收电源信号的第一输入端10a、第二输入端10b、第三输入端10c以及用于输出驱动电压的第一输出端10i以及第二输出端10j。其中，第一输入端10a、第二输入端10b、第三输入端10c用于接收三相交流电源信号或者单相的直流电压信号。所述第一输出端10i与第二输出端10j用于输出转换后获得的驱动电压至负载RL。
电压转换电路10还包括相互并联且用于将所述电源信号进行转换的第一导电支路101、第二导电支路102、第三导电支路103，以及还包括第一电容C1、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4、第二电容C2。
第一电容C1电性连接于第一输出端10i与第二输出端10j之间。第一导电支路101电性连接于所述第一输入端10a与所述第一输出端10i、所述第二输出端10j之间。第二导电支路102电性连接于第二输入端10b与第一输出端10i、第二输出端10j之间。第三导电支路103电性连接于第三输入端10c与第一输出端10i、第二输出端10j之间。第一电容C1用于针对第一导电支路10a输出的电压进行稳压滤波处理，以自第一输出端10i与第二输出端输出10j输出的驱动电压的波形平稳。
第一开关K1电性连接于第二输入端10b与第二导电支路102之间，用于选择性地将第二输入端10b与第二导电支路102电性导通或者电性断开。
第二开关K2电性连接于第三输入端10c与第三导电支路103之间，用于选择性地将第三输入端10c与第三导电支路103电性导通或者电性断开。
第三开关K3电性连接于第二导电支路102与第二电容C2的第一电极端E1，
第四开关K4电性连接于第三导电支路103与第二电容C2的第一电极端E1，第二电容C2的第二电极端E2电性连接第二输出端10j。
当第一开关K1与第二开关K2处于电性导通状态，且第三开关K3与第四开关K4处于电性截止状态时，也即是第二导电支路102与第二输入端10b电性导通，第三导电支路103与第三输入端10c电性导通，第二电容C2与所述第二导电支路102以及第三导电支路103电性断开时，电压转换电路10处于多相输入模式，第一、第二、第三导电支路101、102、103分别自第一、第二、第三输入端10a、10b以及10c接收三相电源信号，则第一、第二、第三导电支路101、102、103相互配合将三相电源信号转换为所述驱动电压，所述驱动电压自第一输出端10i与第二输出端输出10j输出至负载RL。
当第一开关K1与第二开关K2处于电性截止状态，且第三开关K3与第四开关K4处于电性导通状态时，也即是第二导电支路102与第二输入端10b电性断开，第三导电支路103与第三输入端10c电性断开，第二电容C2与第二导电支路102、第三导电支路103电性导通时，电压转换电路10处于单相输入模式，也即是仅由第一导电支路101自第一输入端10a接收直流单相电源信号，并且通过第一导电支路101将所述直流单相电源信号进行转换为所述驱动电压，所述驱动电压自第一输出端10i与第二输出端输出10j输出至负载RL。
第二电容C1、第一-第四开关K1-K4、第二导电支路10b以及第三导电支路10c用于将连接在第一输出端10i与第二输出端输出10j之间的第一电容C1输出的驱动电压进行储能或者释能，使得第一电容C1自第一输出端10i与第二输出端10j输出的驱动电压的波形平稳。
更为具体地，第一导电支路101包括第一导电端101a、第一储能电感LS1、第一整流元件SW1、第二整流元件SW2，其中，第一导电端101a电性连接于第一输入端10a，第一储能电感LS1一端电性连接第一导电端101a，另一端电性连接第一连接端101b。第一整流元件SW1电性连接第一连接端101b与第一输出端10i。第二整流元件SW2电性连接第一连接端101b与第二输出端10j。第一整流元件SW1与第二整流元件SW2通过第一连接端101b串联在第一输出端10i与第二输出端10j之间。
第二导电支路102包括第二导电端102a、第二储能电感LS2、第三整流元件SW3、第四整流元件SW4。第二导电端102a电性连接于第一开关K1与第三开关K3。第二储能电感LS2一端电性连接第二导电端102a，另一端电性连接第二连接端102b。第三整流元件SW3电性连接第二连接端102b与第一输出端10i。第四整流元件SW4电性连接第二连接端102b与第二输出端10j。第三整流元件SW3与第四整流元件SW4通过第二连接端10b串联在第一输出端10i与第二输出端10j之间。
第三导电支路103包括第三导电端103a，第三储能电感LS3、第五整流元件SW5以及第六整流元件SW6。其中，第三导电端103a电性连接于第二开关K2与第四开关K4。第三储能电感LS3的一端电性连接第三导电端103a，另一端电性连接第三连接端103b。第五整流元件SW5电性连接第三连接端103b与第一输出端10i。第六整流元件SW6电性连接第三连接端103b与第二输出端10j。第五整流元件SW5与第六整流元件SW6通过所述第三连接端103b串联在第一输出端10i与第二输出端10j之间。在本发明的实施例中，所述电压转换电路10还包括第四输入端10d与第四导电支路104，所述第四导电支路104与所述第一、第二、第三导电支路101、102、103相互并联。其中，所述第四输入端10d用于输入参考电压(N)。本实施例中，参考电压为接地电压。所述第四导电支路104用于为电压转换电路10提供参考电压。
其中，所述第四导电支路104包括第七整流元件SW7以及第八整流元件SW8。其中，所述第七整流元件SW7与所述第八整流元件SW8相互串联，第七整流元件SW7与第八整流元件SW8之间的节点定义为第四连接端104b，所述第四连接端104b直接与第四输入端10d电性连接，用于接收参考电压。所述第七整流元件SW7与所述第八整流元件SW8串联在第一输出端10i与第一输出端10j之间。
本实施例中，所述第一开关K1与第二开关K2同步动作，也即是同时执行导通或者截止的动作。第三开关K3与第四开关K4同步动作，也即是同时执行导通或者截止的动作。较佳地，第一开关K1与第二开关K2可以采用单刀双掷开关实现。第三开关K3与第四开关K4可以采用单刀双掷开关实现。
第一至第八整流元件SW1-SW8为功率开关器件，所述功率开关器件包括但不限于金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，MOSFET)或者绝缘栅双极性晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)等。其中，所述第一、第三、第五、第七整流元件SW1、SW3、SW5、SW7的漏极作为传导端，其均与所述第一输出端10i电性连接，所述第一、第三、第五、第七整流元件SW1、SW3、SW5、SW7的源极作为传导端，其分别与第一、第二、第三、第四连接端101b、102b、103b、104b电性连接；所述第二、第四、第六、第八整流元件SW2、SW4、SW6、SW8的源极作为传导端，其均与所述第二输出端10j电性连接，所述第二、第四、第六、第八整流元件SW2、SW4、SW6、SW8的漏极作为传导端，其分别于第一、第二、第三、第四连接端101b、102b、103b、104b电性连接；第一至第八MOS管的栅极则接收控制信号用于控制第一至第八整流元件SW1-SW8的电性导通与电性截止。
可以理解，虽然本实施例中，当电压转换电路10处于单相输入模式时，以第一导电支路10a作为接收电源信号的导电支路，另外两条导电支路作为第一电容C1稳压的辅助导电支路，也即是第二导电支路10b与第三导电支路10c第一电容C1稳压的辅助导电支路，但是，在本发明其他变更实施例中，第二导电支路10b或者第三导电支路10c也可以作为接收电源信号的导电支路，而另外两条导电支路作为第一电容C1稳压的辅助导电支路，也即是第一导电支路10a与第三导电支路10c，或者第一导电支路10a与第二导电支路10b，作为第一电容C1稳压的辅助导电支路。
请参阅图2，其为图1所示电压转换电路10处于单相输入模式第一种状态下的工作时序图。
结合图1与图2所示，当所述电压转换电路处于单相输入模式，也即是仅有第一导电支路101自第一输入端10a接收直流单相电源信号，并且通过第一储能电感LS1与交替处于导通状态的第一整流元件SW1与第二整流元件SW2，从而将电源信号转换为从第一输出端10i与第二输出端10j输出的驱动电压。本实施例中，第一输出端10i为高压端，具有电压Vo；第二输出端10j为低压端，所述低压端具有的电压为0V的参考电压。
且当所述第一输出端10i的电压Vo大于阈值电压Vth时，与第一输出端10i电性连接的第一电容C1交替循环地通过所述第二导电支路102与第二电容C2或者通过第三导电支路103与第二电容C2导通并构成降压电路(buck电路)，也即是说在一个时间段第一输出端10i通过所述第二导电支路102与第二电容C2导通并且构成降压电路，然后在相邻的下一个时间段第一输出端10i通过第三导电支路103与第二电容C2导通并且构成降压电路，从而将第一电容C1所存储的电能自所述第一输出端10i存储至所述第二电容C2，以使得第一输出端10i的电压降低至阈值电压Vth，也即是第二导电支路102与第三导电支路103构成储能回路。
本实施例中，在第一、第二导电支路102、103构成buck电路时，以其中一个工作周期内包括的第二导电支路102处于工作状态的第一周期P1与第三导电支路103处于工作状态的第二周期P2为例进行说明工作流程。
第一周期P1中，第二导电支路102处于工作状态。第二导电支路102中的第三整流元件SW3与第四整流元件SW4交替处于电性导通状态。
具体地，第一子时间段t1，与第一电容C1连接的第一输出端10i、第三整流元件SW3、第二储能电感LS2、第三开关K3、第二电容C2、与第一电容C1连接的第二输出端10j、第一电容C1形成导电回路，也即是针对电路元件而言，导电支路为：C1→SW3→LS2→K3→C2→C1构成导电回路，从而将所述与第一输出端10i电性连接的第一电容C的电能存储在所述第二电容C2中。
第二子时间段t2，第二储能电感LS2、第三开关K3、第二电容C2以及第四整流元件SW4形成导电回路，也即是构成续流支路，针对电路元件而言，续流支路为：LS2→K3→C2→SW4→LS2，从而将第二电容C2中能量传递至第二储能电感LS2中。
在第一时间段t1与第二时间段t2，第三整流元件SW3、第二储能电感LS2、第三开关K3、第二电容C2以及第四整流元件SW4构成续流通道。
第二周期P2中，第三导电支路103处于工作状态。
第三子时间段t3，与第一电容C1连接的第一输出端10i通过第五整流元件SW5、第三储能电感LS3、第四开关K4、与第一电容C1连接的第二输出端10j以及第二电容C2形成导电回路，也即是针对电路元件而言，导电支路为：C1→SW5→LS2→K4→C2→C1，以将所述与第一输出端10i电性连接的第一电容C的电能存储在所述第二电容C2中。
第四子时间段t4，第三储能电感LS3、第四开关K4、第二电容C2以及第六整流元件SW6形成导电回路，也即是构成续流支路，针对电路元件而言，续流支路为：LS3→K4→C2→SW6→LS2以将第二电容C2中能量传递至第三储能电感LS3中。
在第三时间段t3与第四时间段t4，所述第五整流元件SW5、所述第三储能电感LS3、所述第四开关K4、所述第二电容C2以及所述第六整流元件SW6构成续流通道。
其中，本实施例中，第一周期P1与第二周期P2在时间上为连续且无间断的。另外，在第一周期P1与第二周期P2，第三开SW3与第四开关SW4为互补开关，第五开关SW5与第六开关SW6为互补开关，以脉宽调制(PWM)方式工作。
请参阅图3，其为图1所示电压转换电路10处于单相输入模式第二种状态下的工作时序图，。
本实施例中，在第一、第二导电支路102、103构成升压电路(Boost电路)时，以其中一个工作周期内包括的第二导电支路102处于工作状态的第三周期P3与第三导电支路103处于工作状态的第四周期P4为例进行说明工作流程。
当第一输出端10i的电压小于阈值电压Vth时，与第一输出端10i电性连接的第一电容C1循环交替通过所述第二导电支路102与第二电容C2或者通过第三导电支路103与第二电容C2导通并构成Boost电路，从而将所述第二电容C2以及第二、第三储能电感LS2、LS3所存储的电能返回至所述第一电容C1并自所述第一输出端10i输出，以使得所述第一输出端10i的电压升高至阈值电压Vth，也即是第二导电支路102与第三导电支路103构成释能回路。
本实施例中，在第一、第二导电支路102、103构成Boost电路时，以其中一个工作周期内包括的第二导电支路102处于工作状态的第三周期P3与第三导电支路103处于工作状态的第四周期P4为例进行说明工作流程。
第三周期P3中，所述第二导电支路102处于工作状态。
在第五子时间段t5，所述第三整流元件SW3处于截止状态，第四整流元件SW4处于导通状态。所述第二电容C2、第三开关K3、第二储能电感LS2以及第四整流元件SW4形成导电回路，也即是针对电路元件而言，导电回路为：C2→K3→LS2→SW4→C2，第二电容C2将存储电能转移至第二储能电感LS2。
在第六子时间段t6，所述第三整流元件SW3处于导通状态，第四整流元件SW4处于截止状态。所述第二电容C2、第三开关K3、第二储能电感LS2、第三整流元件SW3、第一输出端10i以及第一电容C1形成导电回路，也即是针对电路元件而言，导电回路为：C2→K3→LS2→SW3→C1→C2，第二电容C2与第二储能电感LS2将存储的电能转移传输至与第一输出端10i电性连接的第一电容C1中，从而补充第一电容C1存储的电能，提升第一输出端10i的电压至阈值电压Vth。
第四周期P4中，所述第三导电支路103处于工作状态。
在第七子时间段t7，所述第五整流元件SW5处于截止状态，第六整流元件SW6处于导通状态。所述第二电容C2、第四开关K4、第三储能电感LS3以及第六整流元件SW6形成导电回路，也即是针对电路元件而言，导电回路为：C2→K4→LS3→SW6→C2，第二电容C2将存储的电能转移至所述第三储能电感LS3。
在第八子时间段t8，所述第五整流元件SW5处于导通状态，第六整流元件SW6处于截止状态。所述第二电容C2、第四开关K4、第三储能电感LS3、第五整流元件SW5、第一输出端10i以及第一电容C1形成导电回路，也即是针对电路元件而言，导电回路为：C2→K4→LS3→SW5→C1→C2，第二电容C2与第三储能电感LS3将存储的电能转移传输至与所述第一输出端10i电性连接的第一电容C1中，从而补充第一电容C1存储的电能，提升第一输出端10i的电压至阈值电压Vth。
可以理解，第三周期P3与第四周期P4在时间上为连续且无间断的。
本实施例中，在第三周期P3与第四周期P4，第四开关SW4与第三开SW3为互补开关，第六开关SW6与第五开关SW5为互补开关，以脉宽调制(PWM)方式工作。
相较于现有技术，电压转换电路10构成三相四桥臂脉宽调制整流电路，也即是三条火线导电支路输入，1条零线导电支路作为参考电压输入的脉宽调制整流电路。当电压转换电路10处于多相输入模式，电压纹波较小，仅需要较小的电容进行储能能率，也即是第一电容C1能够较佳地实现储能与滤波功效。
但是，当仅有一相输入时，例如第一导电支路10a作为输入时，第一电容C1由于储能不足难以支持功率输出，利用另外两条无需接收电源信号的导电支路支路在第一电容C1能量充足的阶段将电能存储于第二电容C2，也即是当第一电容C1两端的电压差大于阈值电压Vth时将电能存储于第二电容C2；而在第一电容C1能量低较低时第二电容C2储存的电能释放出来补充给第一电容C1，也即是当第一电容C1两端的电压差小于阈值电压Vth时将第二电容C2中存储的电能补充给第一电容C1，从而维持与第一电容C连接的第一输出端10i以及第二输出端10j输出的驱动电压。可见，在增加四个开关元件以及一个第二电容，即可在第一电容C1处于能量高峰时段储能在第二电容C2，在第一电容C1能量低谷时段释放出预先存储的能量补充给第一电容C1，较佳地维持了第一输出端10i以及第二输出端10输出的驱动电压，并且使得第一电容C能够较佳地进行储能滤波还能够有效降低驱动电压的纹波电压，使得驱动电压的纹波点阿姨较小且稳定性较高。
同时，所述电压转换电路10通过第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3以及第四开关K4的控制使得电压转换电路10可以依据需要选择多相交流电源或者单相直流电源作为输入电压，从而有效提高了电压转换电路的使用便利性。在利用四个开关K1-K4选择第一导电支路101作为单相直流电源转换，而配合一个第二电容C2能够控制第二导电支路102与第三导电支路103将所述第一输出端10i与第二输出端10j输出的驱动电压进行调整，也即是将驱动电压形成降压电路或者升压电路，元件体积较小，进而使得电压转换电路10的整体体积较小。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含在本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
可以理解，以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种电压转换电路，包括第一电容、相互并联的第一导电支路、第二导电支路与第三导电支路以及用于输出驱动电压的第一输出端、第二输出端，其特征在于，所述电压转换电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关以及第二电容，所述第一开关的第一端电性连接电源输入端，所述第一开关的第二端电性连接于所述第二导电支路的电源信号的输入端，所述第二开关的第一端电性连接电源输入端，所述第二开关的第二端电性连接于所述第三导电支路的电源信号的输入端，所述第三开关一端电性连接于所述第一开关的第二端，所述第三开关的另一端与所述第二电容的第一电极端电性连接，所述第四开关一端电性连接于所述第二开关的第二端，所述第四开关的另一端与所述第二电容的第一电极端电性连接，所述第二电容的第二电极端电性连接所述第二输出端，所述第一电容电性连接于所述第一输出端与所述第二输出端之间；
当所述第一开关与所述第二开关处于电性导通状态，且所述第三开关与第四开关处于电性截止状态时，所述电压转换电路处于多相输入模式，所述第一导电支路、第二导电支路和第三导电支路分别自所述电源信号的输入端接收三相电源信号并且将所述三相电源信号转换为驱动电压并且将所述驱动电压自所述第一输出端以及所述第二输出端输出；
当所述第一开关和所述第二开关处于电性截止状态，且所述第三开关和所述第四开关处于电性导通状态时，所述电压转换电路处于单相输入模式，所述第一导电支路自其电源信号的输入端接收单相电源信号经由所述第一导电支路转换为所述驱动电压，所述第二导电支路、所述第三导电支路、所述第二电容与所述第一输出端以及所述第二输出端输出构成导电回路；
通过针对所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关以及所述第四开关的控制使得所述电压转换电路选择多相交流电源或者单相直流电源，作为所述第一导电支路、所述第二导电支路与所述第三导电支路的输入电压。
2.根据权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，当所述电压转换电路处于单相输入模式且当所述第一输出端的电压大于阈值电压时，所述第一电容交替通过所述第二导电支路与所述第二电容或者通过所述第三导电支路与所述第二电容导通构成降压电路，以将所述第一电容所存储的电能自所述第一输出端存储至所述第二电容中。
3.根据权利要求1或者2所述的电压转换电路，其特征在于，当所述电压转换电路处于单相输入模式且当所述第一输出端的电压小于阈值电压时，所述第一电容交替通过所述第二导电支路与所述第二电容或者通过所述第三导电支路与所述第二电容导通以构成升压电路，以将所述第二电容中存储的电能返回到所述第一电容且自所述第一输出端输出。
4.根据权利要求3所述的电压转换电路，其特征在于，所述电压转换电路还包括用于接收所述电源信号的第一输入端、第二输入端以及第三输入端，所述第一导电支路包括第一导电端、第一储能电感、第一整流元件、第二整流元件，所述第一导电端电性连接于所述第一输入端与第一储能电感的一端，所述第一储能电感的另一端电性连接第一连接端，所述第一整流元件电性连接所述第一连接端与所述第一输出端，所述第二整流元件电性连接所述第一连接端与所述第二输出端，所述第一整流元件与第二整流元件通过所述第一连接端串联；
所述第二导电支路包括第二导电端、第二储能电感、第三整流元件、第四整流元件，所述第二导电端电性连接于所述第一开关和第三开关，所述第三整流元件电性连接第二连接端与所述第一输出端，所述第二储能电感电性连接于所述第二导电端与第二连接端，所述第四整流元件电性连接所述第二连接端与所述第二输出端，所述第三整流元件与所述第四整流元件通过所述第二连接端串联；
所述第三导电支路包括第三导电端，第三储能电感、第五整流元件以及第六整流元件，所述第三导电端电性连接于所述第二开关和第四开关，所述第三储能电感电性连接所述第三导电端与第三连接端，所述第五整流元件电性连接所述第三连接端与所述第一输出端，所述第六整流元件电性连接所述第三连接端与所述第二输出端，所述第五整流元件与所述第六整流元件通过所述第三连接端串联。
5.根据权利要求4所述的电压转换电路，其特征在于，当所述电压转换电路处于单相输入模式且当所述第一输出端的电压大于阈值电压时，所述第二导电支路中的第三整流元件与所述第四整流元件交替在第一子时间段与第二子时间段处于电性导通状态，所述第一输出端通过所述第三整流元件、所述第二储能电感、所述第三开关、所述第二电容以及所述第四整流元件形成导电回路，并且将所述第一输出端的电能存储在所述第二电容中，其中，所述第一子时间段与所述第二子时间段为连续且相邻的时间段。
6.根据权利要求5所述的电压转换电路，其特征在于，当所述电压转换电路处于单相输入模式且当所述第一输出端的电压大于阈值电压时，所述第三导电支路中的所述第五整流元件与所述第六整流元件交替在第三子时间段与第四子时间段处于电性导通状态，所述第一输出端通过所述第五整流元件、所述第三储能电感、所述第四开关、所述第二电容以及所述第六整流元件形成导电回路，并且将所述第一输出端的电能存储在所述第二电容中，其中，所述第三子时间段与所述第四子时间段为连续且相邻的时间段。
7.根据权利要求4所述的电压转换电路，其特征在于，当所述电压转换电路处于单相输入模式且当所述第一输出端的电压小于阈值电压时，对应所述第二导电支路；
在第五子时间段，所述第三整流元件处于截止状态，所述第四整流元件处于导通状态，所述第二电容、所述第三开关、所述第二储能电感以及所述第四整流元件形成导电回路，且所述第二电容将存储电能转移至所述第二储能电感中；以及
在第六子时间段，所述第三整流元件处于导通状态，所述第四整流元件处于截止状态，所述第二电容、所述第三开关、所述第二储能电感、第三整流元件以及所述第一输出端形成导电回路，且所述第二电容与所述第二储能电感将存储的电能转移至所述第一输出端，其中，所述第五子时间段与所述第六子时间段为连续且相邻的时间段。
8.根据权利要求7所述的电压转换电路，其特征在于，当所述电压转换电路处于单相输入模式且当所述第一输出端的电压小于阈值电压时，
在第七子时间段，所述第五整流元件处于截止状态，所述第六整流元件处于导通状态，所述第二电容、所述第四开关、所述第三储能电感以及所述第六整流元件形成导电回路，且所述第二电容将存储电能转移至所述第三储能电感中；以及
在第八子时间段，所述第五整流元件处于导通状态，所述第六整流元件处于截止状态，所述第二电容、所述第四开关、所述第三储能电感、第五整流元件以及所述第一输出端形成导电回路，且所述第二电容与所述第三储能电感将存储的电能转移至所述第一输出端，其中，所述第七子时间段与所述第八子时间段为连续且相邻的时间段。
9.根据权利要求4所述的电压转换电路，其特征在于，所述第一-第六整流元件为功率开关器件，所述第一、二开关为单刀双掷开关，所述第三、四开关 为单刀双掷开关。
10.一种电池充电器，包括如权利要求1至9任意一项所述的电压转换电路。
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