TWI362816B - - Google Patents

Description

1362816 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於-種轉換裝置，特別是指—種直流轉 直流的高效能雙向轉換裝置。 【先前技術】

如圖1所示，美國專利號US 7382113 B2提出一種習知 的雙向轉換裝置，適用於設在一蓄電池^和一電容〇之 間’且可對能量進行雙向的轉換以使能量由蓄電池匕向電 容CV方向釋放或由電容^向蓄電池匕方向釋放。當能量 釋放方向是由蓄電池匕往電容。時，此時蓄電池匕是作 為-電源，對作為負載的電纟&進行充電；而當能量釋放 方向是由電容C “主蓄電池&時，此時電容G是作為一電 源，對作為負載的蓄電池G進行充電。 1、一第一開關101 一第一二極體111、 該雙向轉換裝置包含：_耦合電路 、一第二開關1〇2、一第三開關1〇3、 113、一第一電容 121、 一弟二二極體112、一第三二極體 一第二電容122，及一電感13。 該搞合電路1包括一第一繞组u，及—第二繞組12。 且每-繞組11、12具有-極性點端和—非極性點端。該第 一繞組11之極性點端與該蓄電池匕電連接。 該第-開關101電連接於該第一繞組^之非極性點端 和地之間，且可在導通狀態和不導通狀態間切換。 該第一二極體111具有一電連接於該第一繞組11之非 極性點端的陽極，及一陰極。 5 1362816 該第一電容121電連接於該第一二極體u之陰極和地 之間。 該第二二極體113具有一電連接於該第一二極體U1之 陰極的陽極，及一陰極。 該第二電容122電連接於該第二繞組12之非極性點端 和該第三二極體113的陰極之間。 忒第二二極體112具有一電連接於地的陽極，及一陰極 〇 該電感13電連接於該第一繞組u之極性點端和該第二 二極體112的陰極之間。 該第二開關102電連接於該該第二二極體112的陰極和 忒第二一極體113的陰極之間，且可在導通狀態和不導通狀 態間切換。 該第三開關103可在導通狀態和不導通狀態間切換， 且具有-電連接於該第三二極體113的陰極的第—端和電連 接於該電容CM的第二端。 根據所需的能量釋放方向，此雙向轉換裝置會進行相 對應的切換’以使能量由蓄電池[流向電容或是由電 容CA/流向蓄電池而此雙向轉換裝置詳細的作動情形可 參考此專利案，在此不再贅述。簡言之，此習知的雙向轉 :裝置具有以下缺點：需要額外的電感與多個二極體才能 π成雙向轉換的功能，尤其二極體導通損失多於具有同步 整流功能的每-開關’且所有開關之柔性切換效果不明顯 因此轉換效率有待進-步提升，又整個電路因外加電感 6 ’使成本較高且體積也較大。 【發明内容】 因此本發月之目的’即在提供高轉換效率並能避免 上述習知缺失的高效能雙向轉換裝置。 該高效能雙向轉換裝置，適用於設在一第一儲能單元 和一第二儲能單元之間，且包括. 一耦合電路’包括一第— 一繞組具有一第一端和一第― 連接於該第一儲能單元，而該 繞組的第一端電連接； 繞組，及一第二繞組，且每 端，該第一繞組之第一端電 第一繞組的第二端與該第二 的 態 一第一開關，具有一電 第一端和一接地的第二端， 間切換； 連接於該第一繞組之第二端 且可在導通狀態和不導通狀 *第開關4有_電連接於該第—繞組之第二端的 .端和-第一端，且可在導通狀態和不導通狀態間切換 -弟三開關’具有一電連接於該第二開關之第二端的 苐一端和一電連接於兮笛 祕於該第—繞組之第二端的第二端n 在導通狀態和不導通狀態間切換； 第-：ΓΓ:，具有一電連接於該第三開關之第二端的 端和-電連接於該第二儲能單㈣第二端，且 通狀態和不導通狀態間切換；及 .第電令’電連接於該第二開關的第二端和地之間 1362816 透過該等開關的切換，可使該第一儲能單元的能量釋 放至該第—儲能單元或使該第二儲能單元的能量釋放至該 第一儲能單元。 本發明之功效在於僅使用四個功率半導體開關元件即 完成雙向電流之控制’❿用電壓箝制、同步整流與零電壓 切換及零m換方式有效地降低㈣之導通損失，且輕 合電路f格劃分高、低壓側之電流大小以充分使用元件規 格’，得本裝置具有低切換損失與低導通損失之特性，以 達到尚轉換效率之目的。 【實施方式】 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效 以下配合參考圖式之一個較佳實施 清楚的呈現。 將可 在一第—儲能單元和一第二儲能單元之間， 儲：：：行雙向的轉換以使能量由第-儲能單元向第 = : = 能單元向第-儲能單元方 時，此時第— = 第一儲能單元往第二儲能單 儲能單元進行充電、當能量釋放方向 在第-儲能單元時，此時第二儲此早 作為負載的第-健能h進行充電。X作為-電源， 明，第-儲:單元以-電池為例作 畜電池、燃料電池、太陽能電池等， 1362816 該第一儲能單元也可為其他直流發電裝置，且不以這此為 限。而在本實施例中，該第二儲能單元是以一輸出電容^ 為例作說明’但不以此為限。且於本實施例辛，該第—儲 能單元相較於該第二儲能單元而言，是一低壓的儲能元件 ，而該第二儲能單元可併入一高壓的匯流排中使用。 該雙向轉換裝置之較佳實施例包括：一耦合電路I、 -第-開Μ &、一第二開關^、一第三開關&、一第四開 關A、一第一電容，及一第二電容。。 "

、該,合電路7；包括二個繞於一鐵蕊(圖未示)上的繞組 刀別疋—-第-繞組’及__第二繞組h，其中隨比為 N且每繞組4具有一第一端（為極性點端）及一第二端 (:·’、隹極眭,.„έ端）。該第一繞組4之極性點端與該電池電連 接而該第繞組£户的非極性點端與該第二繞組h的極 性點端電連接。

該第—開關心具有一電 點端的第-端和—接地的第 通狀態間切換。 連接於該第一繞組L/7之非極性 二端’且可在導通狀態和不導 該第二開關e 软& M妨 9心具有一電連接於該第一繞組Lp之非極性 點鳊的第一端一 尸 間切換。 口 一第二端，且可在導通狀態和不導通狀態

Sx第三開關9目士_ 的筮一 μ 〗具有一電連接於該第二開關52之第二端 矛一端和一 換。 吊一端’且可在導通狀態和不導通狀態間切 該第四 開關 心具有一電連接於該第三開關&之第二端 9 1362816 的第-端和一電連接於該輸出電容c 通狀態和不導通狀態間切換。 ，且可在導 間 該第一電容電G連接於該第二開關&的第二端和地 之 該第二電容c2電連接於該第= έΛέΒ r 弟—開關&的第二端和第二 •-堯i 的非極性點端之間。 乐一 進行需的能量釋放方向’此高效能雙向轉換裝置會 :相對應的切換，以使能量由輪出電容&流向電池或是 電池流向輪出電容。當能量由輪出電容c"流向電池時 广高W向轉換裝置錢量傳輸㈣程將輸出電容 /之電壓〜降低後提供給電池，使電池得到一低於輸出電 ，的電壓’簡稱此時為降壓模式。％當能量由電池流向 电令c"時，經由高效能雙向轉換裝置昇壓在能量傳輸 、^將電池之電壓G提高後提供給輸出電容，使輸 電定 Γ1 /日 c"得到一高於電池的電壓，以下簡稱此時為昇壓模式 〇 &執行降壓模式時，主要藉由第四開關&導通與截止

控制儲存或釋放耦合電路7V之能量，以調節該電池的電 壓 。i I L 再餘三個開關&、&及&搭配第四開關&切換，時 序操作為當第四開關心先導通，隨之第二開關&再導通， 且田第四開關心和第二開關心皆不導通之後，第一開關& 和第二開關&再同時導通。 在執行昇壓模式時，主要藉由第一開關&之導通與截 ’控制錯存或釋放耦合電路 八之能量’以調整該輸出電 10 丄观816 谷C//的電壓&。其餘三個開關&、&及&搭配第一開關 A切換，時序操作為當第一開關&先導通，隨之第三開關 A再導通，且當第—開關&和第三開關&皆不導通之後， 第二開關&和第四開關心再同時導通。以下即針對降壓 方面、昇壓方面這二種情形來對整個電路的運作分別 說明。 A·降虔方面： 參閱圖3，依據該四開關&、&、&、&的切換，此高 政月又向轉換裝置會在七種模式下作動，以下圖4〜1 〇分別 針對每-模式進行說明，且值得注意的是，為了方便說明 柄式圖4〜1〇中的第一健能單元直接用電池來表示，而該 的儲月b單元直接用輸出電容表示。且圖3和圖η中 ^⑶/如、F〇S3、匕4參數分別代表第一開關&、第二開關 此主第、開關&、第四開關&之控制端的電壓，L、L別 ，⑽Γ:第—繞組。的電流、流過該第二繞組。的電流 開::、二參數分別代表流過該第—開關A的電流、該第一 &的電Θ H的電壓’Zs2、Fs2參數分別代表流過第二開關 代表=二=::?兩端的電壓，—分別 Ί: 該第三開關&之兩端的電壓 關〜之兩端的電壓。 相&的電流、該第四開 模式-(時間：: 參閱圖4，在此模式—下， 心已導通—段時間而其餘開關不^二開關W第四開關 關不導通。且圖4中標示出在 11 1362816 此模式一下，電流路徑的走向。且以下為了方便說明，不 導通的開關（在此模式為.第一開關A和第三開關5>3)以虛 線表示。 電池進行充電： 輸出電谷C" k供一電流先依序經由第四開關&、第二 電容及該第二繞組’然後分成兩路徑電流，其一電流 經由第一繞組Ο對電池充電。 第一電容G進行充電： 另一電流經由第一開關&對第一電容Q進行充電，且 〜及參數分別為第一繞組的電壓和第二繞組L的電壓 ，兩者關係式為 VLS/VLP=^ (1) 因此，輸出電容cw之電壓〜可表示成 VH = VC2 + VL5 + VLP +VL=(N + 1)νΛ/, + VC2 + VL (2) 又第一開關&為不導通狀態，其跨壓為 (3) 模式二（時間：: 如圖5所示，在模式二下，該第二開關&和第四開關 &已導通—段時間而其餘開關不導通。圖5中標示出在此 模式二下，電流路徑的走向。 第一電容Q開始經由第一繞組〇放電至電池，使流經 第一開關*S2之電流轉向，其餘路徑維持前一模式運作。 模式三（時間：W3): 如圖6所示，在此模式三下，所有開關皆不導通，且 12 電流路徑的走向。 圖6中標示出在此模式下 漏感能量釋放： 當第四開關&剛不導通吐 导通時，因為第一繞組L/>、第二繞 組之漏感4ι與42的能量必1&咕 至乂肩釋放，所以第一繞組〇之電 流b流經第一開關S的基體_ 丞體—極體續流，且第二繞組k之 電流則經由第一雷玄_ r β # . 乐冤谷Cl及第三開關&的基體二極體路徑 續流，導致第一開關51,及笛-Ba J及第二開關S3之兩端為零電壓，以 在下一個模式進行零電壓切換。 模式四（時間：,3〜,4): 如圖7所不，在此模式下，該第一開關&和第三開關 &開始導通而其餘開關不導通。且圖7中標示出在此模式 下’電流路徑的走向。 因為在前一模式時，第—開關&及第三開關&之基體 一極體已經導通，本模式開始時使該二開關&、心導通， 成為具低導通損失之同步整流（synchronous rectification)狀 態。 當第二繞組Is之漏感能量釋放完時，經由第三開關心 之電流轉向，且第三開關&為零電壓導通，因此無切換損 失。同時，第二電容進行放電至第二繞組Ζί，藉由磁路 感應方式感應至第一繞組〇且將能量釋放至電池。 令第四開關心之導通責任週期（Duty Cycle)為4，且忽 略交越之暫態時間，則4與第一開關A之導通責任週期為$ 之關係式為 13 !362816 此時第一繞組Zp之電壓Vip箄於啻4 — U寻於電池之電壓匕，依據伏_ 秒平衡（Volt-second Balance)，ότ 理 β 丄， , J侍杈式一中之第一繞組〇 的電壓b為 vl, = ^χ[〇-〇Μ] (5) 將上式代入方程式(3)，可得第—電容。之電^。為 VC1 ~^L+VLP ~ ~ V51 (g) 第-電容C,之電壓vcl也等同於第—開關&之跨壓〜， 利用上式可以計算第二電容Q之電愿^為 S' VCl=VLS-VCt=KXN + '/d4) (7) 將方程式（5)及⑺代入方程式⑺可求出降壓比％為 ^=Κ/νΗ=^/(Ν + 2) (8) 再將上式代入方程式（6)可得到 ^=Vh/(N + 2) = vS2 (9) 當ϋ數比N固定時，第-開關^和第二開關&之跨壓 與輸出電容電Μ有關’與第四開關&之責任 週…及電池之電壓無關’所以可使用低壓低導通損的金屬 乳化物半導體場效電晶體（M0SF]ET)作為開關。 模式五（時間：: 如圖8所示’在此模式下’每一開關皆不導通。且圖8 中標不出在此模式下，電流路徑的走向。 當第-開關&和第三開1 ^剛不導通時’目為第一繞 組Ο、第二繞、组之漏感心與Μ仍有能量釋放，因此第一 繞組心之電“流經第一開關&之基體二極體續流，且第 -繞組。之電流⑽由第二電容。和第四開關&之基體 14 1362816 二極體的路徑續流至輸出電容C//，導致該第四開關&兩端 為零電壓，等待下一個模式以進行零電壓切換。 模式六（時間：/5〜): 如圖9所示，在此模式六下，第四開關&導通且其餘 開關不導通。且圖9中標示出在此模式下，電流路徑的走 向。 因為第四開關&之基體二極體導通，所以使第四開關 &導通時具有零電壓切換特性。當第_繞組〇、第二繞組 &之漏感能量釋放完成時’兩繞組電流反向’分別對第— 開關&之寄生電容進行充電與使第二開關&之寄生 行放電。 模式七（時間： 如圖10所示’在此模式七下’第四開關&繼續導通而 於模式七期間内再將第二„ Α導通，且其餘開關不導通 於： 經由耦合電路7；的電流操作如前—模式，其他差別在 當第-開關&之兩端電壓Vsi高於第一電容 時，第二開關&之基體-極俨道.s α 、…资h 通，此時使第二開關&導 通八有零電\切換特性和同步整流功效。 當第—繞組之電流认向時，則回到模式_。 B.昇壓方面：

參閱圖U，依據該四開關H 尚效能雙向轉換裝置會在七種式 刀換該 供式下作動’以下圖12〜18 15 式n v!對每—模式進行說明。且同樣，為了方便說明，模 :·的第-儲能單元直接以電池組表示，而該第二儲能 早兀直接以輸出電容C"表示。 模式一（時間：: 參閲圖12 ’在此模式一下，該第一開Μ &和第三開關 3已導通饺時間而其餘開關不導通。且圖12中標示出在 此模式一下，電流路徑的走向。 第開關^之電流/si來自兩路徑，其一從電池流至第 ’堯、’且〇之電流，該電流L包括第—繞組〇之感應電流和 激磁電流。另外-個電流從第-電容C,，經由第三開關& 、第二繞組b對第二電容G進行充電，因此該第二電容 C2 之電壓 VC2表示為 Vc2=A^+Vci (1〇) 模式二（時間：〜〇 : 參閱圖13，在此模式二下’所有開關皆不導通。且圖 13中標示出在此模式二下，電流路徑的走向。 當第一開關&和第三開關&剛不導通時，為確保第二 繞組L之電流續流路徑，因此第三開關&之基體二極體持 續導通。此時，第一繞組〇的電流心和第二繞組Ls的電流 心，對第一開關&之寄生電容進行充電，因此第一開關& 的兩端電壓vs，快速上昇，同時使第二開關&之寄生電容兩 端電壓VSZ進行釋放’直到當第一開關&兩端電壓心等於第 /電容C/的電壓vcl時，本模式結束。 模式三（時間：心〜/3): 參閱圖14,在此模式三下，所有開關皆不導通。且圖 16 丄丄¢) 14中標示出在此模式三下，電流路徑的走向。 2第-開關A之兩端電壓％高於第一電 時，第二開關52之基體_搞#道,s 電壓να 一“ r 暴體-極體導通以提供電流路徑，使m u f之漏感釋放至第一電容ς以進行充電。 令0第一開關&之責任週期，貝,j第一 vc,與電池之電壓G關係為 ！之電壓 S1 (11) 同時’第一繞組£ ^·之雷流/ $鐘^ ^ 寄生雷……φ 第三開關&之 寄生電夺進仃充電，而第四開關&之寄生電容進行放電且 相互箝制，該二開關&、&之最高跨壓等於 VS3 = vS4 = VH- VC] (12) 模式四（時間：/3〜/4): 參閱圖15’在此模式四下，哼笫_ 〇 ^及第一開關&和第四開關 &導通而其餘開關不導^且圖15中標示出在此模式四下 ’電流路徑的走向。 當該二開關乂及&之基體二極體已導通時，將該二開關 &、&導通以完成同步整流且降低導通損失。此時第二繞組 A之電壓在非極性點處為正，其值為 (13) 電池之電壓[、第—繞組Zp之電壓〜、第二繞組心之 電壓νω與第二電容之電壓ν。四項電壓串聯，以低電流型 式流至輪出電容，從方程式（】〇) ' (η)及（13)可得輸出電 容.Cff之電壓匕如下·· VH =^+Vi〇+V( C2 + = (2 + N)Vl !{\-dx) (14) 17 1362816 其昇壓比例gK2為 GV2=VHIVL={2^N)/{\-dl) (j 5) 將方程式⑼代入方程式（15)可得第一 W(# + 2) = vS2 (16) 開關

Sj之跨壓

仗万程式⑽與方程式⑼可知輸出電容C 匝數比賴定，該二開關Ua 〃電堅"及 V Ά ® ^跨壓’與電池之電壓 以主要控制之責任週期叫無關，因此 之兩端的最高電壓為定值。 關，心 該二開關&、&兩端之跨麼等於厂"、，而第一 :電，，又等同於該二開關之電壓，因此該二開關 』、&之兩端的最高電壓為定值，並小於輸出電容心所 以该四關降I、昇壓兩種操作，皆有電 壓箝制效能。 當第-繞組〇之電流以於第二繞組^之電流^時， 進入下一模式。 模式五（時間：〜: 參閱圖16’在此模式五下，該第二開關&和第四開關 &繼續導通，但於此模式期間内切換成不導通而其餘開關 不導通。且圖16中標示出在此模式五下，電流路徑的走向 s第一繞組L/»之電流L等於第二繞組l之電流時， 儲存於兩繞組的能量經由第四開關&釋放至輸出電容C//， 此時其餘開關、&、&均無電流穿越。 模式六（時間：: 18 1362816 參閲圖17,在此模式六 Β θ 、下，該第一開關心導通而其餘 開關不導通。且圖17中枵1 走向。 *不出在此模式六下，電流路徑的 當第一開關&導通時，筮 ❹Ά L > ^ 第一繞組〇之漏感4限制第一 %.且〇之電流G的上昇斜 _ _ . 且’瓜至第—繞組心的漏4之 電k 需要時間降至零， 因為兩漏感電流相互箝制，自 成零電流切換特性，且使㈣自然形 μ往 開關&之基體二極體導通。 此時電〜路徑仍然维持前— 彳果式，但逐漸遞減中，因此第 一開關Α導通時具柔性切換 因此第 兴特I·生，有效減輕切換損失。 模式七（時間：,6〜&): 參閱圖18，在此模式士丁 ^ 篦一卩 、 ，該第一開關A繼續導通和 關·^於此模式期間中切換成導通，而直餘開關不導 通。且圖18中標示出在此模下㈣，、餘開關不導 ,,、 隹此楨式七下，電流路徑的走向》 第一；：感心釋放後，第二繞組心之電u向並流入 -A ’使第三開關A之寄生電容進行放電和第四開 =寄生電容進行充電’且相互箝制。當第三嘴之基 體一極體導通時，將第= 肝第一開關&導通，可推得第四開關5 之兩端電壓如方程式. 4 飞（2)為匕-v〇，此時完成一切換週期， 工作模式回到模式一。 ’ 實驗結果： 、如圖19〜23所示，當輸出電容之電壓4=200v與電 電I匕24V ’輸出功率為5GGW時，本發明之較佳 例於降壓操作的各元件之電壓和電流波形。 如圖19所示，為兩側繞組‘與a之電流波形，第—繞 19 1362816 組之電流b幾乎為負向之充電電流，第二繞組矣之電流心 則為雙向流動。 如圖20所不，為第一開關&於同步整流控制時之電壓 和電流波形，其第一開關&之電壓Vsi約等於5〇v，符合理 論分析。 如圖21所示，為第二開關&之電壓和電流波形，具有 同步整流與零電壓切換特性，其電壓箝制與第一開關&相 同。 如圖22和23所示，分別顯示第三開關&與第四開關& 之電壓和電流波形’該二開關ϋ導通時具零電壓切換特 性，不導通時電壓措制約在15 〇ν，符合理論計算。 如圖24〜28所示，當輸出電容q之電壓κ=2〇〇ν與電 池之電壓L=24V，輸出功率為5〇〇w時，本發明之較佳實施 例於昇壓方面的各元件之電壓和電流波形。 如圖24所示，為兩繞組電流之波形，第一繞組〇之電 流b全部為正向之電池放電電流，第二繞组^之電流^則 為雙向流動。 如圖25所不，為第一開關&之電壓和電流波形，其電 流波形接近方波，有較低導通損失，同時具有零電流切換 效果’其第一開關51;之電虔^約等於5〇v。 如圖26所不，為第二開關&之電壓和電流波形，具有 同步正4與零電壓切換特性，電墨箱制值與第一開關&相 同。 如圖27和圖28所示，分別顯示第三開關乂與第四開關 20 1362816 A之電壓和電流波形，該一開關<53、&導通時具零電麼切換 與同步整流特性，不導通時電壓箝制約在150V。 如圖29所示，最尚的降壓轉換效率約在95% ,最高的 昇壓轉換效率則約在96%。 • Ι»·*υ ’ (一） 相較於習知的雙向轉換裝置（如圖1}，不需要額外 的電感和多個二極體，因此體積可減小以利於攜帶，且成 本也可降低。

(二） 所有開關於昇壓與降壓兩個情況下，具有ZVS與 ZCS特性，而開關兩端的承受電壓固定且小於系統的最高 電壓，且不隨切換模式與責任週期的調整而 1 兩端的電壓充分抑制。 變.使開關 (三） 以同步整流技術有效地降低 時具有高昇降壓比和高轉換效率。 I叫失’且同 (四） 利用耦合電路尺的電磁特性，

側之電流大小，以充分使用元件規格。+刀高、低壓 惟以上所述者，僅為本發明之 能以此限定本發明fff@ 貫苑例而已，當不 範圍及發明說明内 本發明申請專利 尸7作之間早的等效# 4也 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 ，、修飾，皆仍 【圖式簡單說明】 圖1是習知-雙向轉換裝置的電路圖； 是本發明高效能雙向轉換裝置 電路圖， 以佳實施例的 21 1362816 圖3是該較佳實施例於降壓操作的時序圖； 圖4是該較佳實施例於降壓操作的電路圖，說明在模 式/下的操作； 圖5是該較佳實施例於降壓操作的電路圖，說明在模 式二下的操作； 圖6是該較佳實施例於降壓操作的電路圖，說明在模 式三下的操作； 圖7是該較佳實施例於降壓操作的電路圖，說明在模 式四下的操作； · 圖8是該較佳實施例於降壓操作的電路圖，說明在模 式五下的操作； 圖9是該較佳實施例於降壓操作的電路圖，說明在模 式六下的操作； 圖1〇是該較佳實施例於降壓操作的電路圖，說明在模 式七下的操作； 圖11是該較佳實施例於昇壓操作的時序圖； 圖12是該較佳實施例於昇壓操作的電路圖，說明在模 鲁 式一下的操作； 圖13是該較佳實施例於昇壓操作的電路圖，說明在模 式二下的操作； 圖14是該較佳實施例於昇壓操作的電路圖，說明在模 式三下的操作； 圖15是該較佳實施例於昇壓操作的電路圖，說明在模 式四下的操作； 22 丄观816 圖16是該較佳實施例於昇壓操作的電路圖，說明在模 式五下的操作； 圖17是該較佳實施例於昇壓操作的電路圖，說明在模 式六下的操作； 圖18是該較佳實施例於昇壓操作的電路圖，說明在模 式七下的操作； 圖19是該較佳實施例於降壓操作的實驗量測圖，說明 第一繞組和第二繞組之電流波形； 圖2〇是該較佳實施例於降壓操作的實驗量測圖，說明 6亥第一開關之電壓和電流波形； 圖21是該較佳實施例於降壓操作的實驗量測圖，說明 δ亥第二開關之電壓和電流波形； 圖22是該較佳實施例於降壓操作的實驗量測圖，說明 5亥第三開關之電壓和電流波形； 圖23是該較佳實施例於降壓操作的實驗量測圖，說明 該第四開關之電壓和電流波形； 圖24是該較佳實施例於昇壓操作的實驗量測圖，說明 第一繞組和第二繞組之電流波形； 圖25是該較佳實施例於昇壓操作的實驗量測圖，說明 該第一開關之電壓和電流波形； 圖26是該較佳實施例於昇壓操作的實驗量測圖，說明 該第二開關之電壓和電流波形； 圖27是該較佳實施例於昇壓操作的實驗量測圖，說明 該第三開關之電壓和電流波形； 23 1362816 圖28是該較佳實施例於昇壓操作的實驗量測圖，說明 該第四開關之電壓和電流波形；及 圖29是該較佳實施例的實驗量測圖，說明在降壓操作 和昇壓操作的轉換效率。 24 1362816 【主要元件符號說明】 Tr …·. •…耦合電路 &…·. •…第二開關 Ch…. •…輸出電容 S3 · ·… •…第三開關 C,··· •…第一電容 S4..… …··第四開關 c2… •…第一電容 LP…· …·第一繞組 S!….· •…第一開關 Ls·.... •…第一繞組

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Claims (1)

1. 十、申請專利範圍： 一種高效能雙向轉換裝置，適用於 和-第二儲能單元之間，該高效能雙向轉=:早， -耦合電路，包括一第一繞組，及一第二繞組， 且每-繞組具有-第一端和一第二端，該第一繞組之 端電連接於該第-儲能單元，而該第一繞組的第 二端與該第二繞組的第一端電連接； -第-開關，具有一電連接於該第一繞組之第二 端的第—端和—接地的第二端，且可在導通狀態和不 導通狀態間切換； * 一第二開關，具有一電連接於該第一繞組之第二 端的第#和一第二端，且可在導通狀態和不導通狀 態間切換； * 一第三開關’具有一電連接於該第二開關之第二 端的第·端和-電連接於該第二繞組之第二端的第二 端，且可在導通狀態和不導通狀態間切換； 一第四開關’具有一電連接於該第三開關之第二 端的第-端和-電連接於該第二儲能單元的第二端， 且可在導通狀態和不導通狀態間切換；及 第一電谷，電連接於該第二開關的第二端和地 之間； 透過該等開_的切換，可使該第一儲能單元的能 量釋放至該第二儲能單元或使該第二儲能單元的能量 釋放至該第一儲能單元。 26 1362816 2. 依據申請專利範圍第〗項所述之高效能雙向轉換裝置， 其中，當能量釋放方向是由該第二儲能單元往該第一儲 能單元時，該第一電容可經由該第二開關進行充電或放 電。 3. 依據申請專利範圍第丨項所述之高效能雙向轉換裝置， 更包括一第二電容，該第二電容電連接於該第二繞組的 第二端和該第三開關的第二端之間。 4·依據申請專利範圍第3項所述之高效能雙向轉換裝置， 其中，當能量釋放方向是由該第二儲能單元往該第一儲 能單兀時，該第二電容經由該第四開關被該第二儲能單 元充電。 5. 依據申請專利範圍第丨項所述之高效能雙向轉換裝置， 其^ t能量釋放方向是由㈣二儲能單元往該第一儲 能单7L時，該第一開關和該帛三開關具有相同的責任週 期。 6. 依據巾請專利範圍第丨項所述之高效能雙向轉換裝置， 其：’當能量釋放方向是由該第二儲能單元往該第一儲 能單元時，該第-開關和該第三開關同時導通，且該第 二開關導通於該第四開關的導通期間内，且當該第一開 關導通時，該第四開關不導通。 7. 依據中請專㈣圍第丨項所述之高效能雙向轉換裝置， ^，當能量釋放方向是由該第—儲能單元往該第二儲 月匕單70時，該第二開關和該第四開關具有相同的責任 期。 27 1362816 8. 依據申請專利範圍第1項所述之高效能雙向轉換裝置， 其中，當能量釋放方向是由該第一儲能單元往該第二儲 能單元時，該第二開關和該第四開關同時導通，且第三 開關導通於該第一開關的導通期間内，且當該第二開關 導通時，該第一開關不導通。 9. 依據申請專利範圍第1項所述之高效能雙向轉換裝置， 其中，該第一繞組之第一端為極性點端，且該第一繞組 之第二端為非極性點端，而該第二繞組之第一端為極性 點端，且該第二繞組之第二蠕為非極性點端。 28