TWI846555B

TWI846555B - 可平衡能量與混合供電的電源轉換器與電源轉換方法

Info

Publication number: TWI846555B
Application number: TW112128738A
Authority: TW
Inventors: 林鴻杰; 謝奕平; 陳信智; 黃弘宇
Original assignee: 台達電子工業股份有限公司
Priority date: 2023-08-01
Filing date: 2023-08-01
Publication date: 2024-06-21

Abstract

一種電源轉換器耦接於電源與多個負載之間，電源轉換器包括第一開關模組。第一開關模組包括電感、第一開關、第二開關、第三開關以及第四開關。第一開關、第二開關、第三開關以及第四開關經配置以導通或關斷，使電感為儲能或釋能，以將電源轉換為多個電壓給該多個負載。

Description

可平衡能量與混合供電的電源轉換器與電源轉換方法

本發明有關於一種能量平衡電路與電容電壓調整方法，尤指一種多輸出電容的電源轉換器與電容電壓調整方法。

近年來，非隔離型電源轉換器，例如雙向電源轉換器、單對多電源轉換器等，被廣泛應用於不斷電供電系統、可再生能源系統、燃料電池及混合動力汽車等場合。電源轉換器可將單一供應電源提供給多個負載，或是將一個負載上的電源轉移到另一個負載，以達到能量平衡與混合供電的目的。在上述場合中，電源轉換器的設計目標至少包括：(1)高轉換效率；(2)具備承受大電流的能力；(3)低輸入電流紋波；(4)小體積與低廉的成本。因此，如何提供一種單對多電源轉換器，可適用於上述場合並滿足設計目標，實乃本領域的重要課題之一。

本發明的一目的在於提供一種電源轉換器。電源轉換器耦接於電源與多個負載之間。電源轉換器包括第一開關模組。第一開關模組包括電感、第一開關、第二開關、第三開關以及第四開關。第一開關包括第一端，連接第一輸入端，以及第二端，連接電感的第一端。第二開關包括第一端，連接電感的第二端，以及第二端，連接第二輸入端。第三開關包括第一端，連接第一輸出端，以及第二端，連接第二開關的第一端與電感的第二端。第四開關包括第一端，連接第一開關的第二端與電感的第一端，以及第二端，連接第二輸出端。其中第一開關、第二開關、第三開關以及第四開關經配置以導通或關斷，使電感為儲能或釋能，以將電源轉換為多個電壓給多個負載。

本發明的另一目的在於提供一種電源轉換方法。電源轉換方法包括步驟：偵測多個負載的電壓，以判斷進行第一操作模式到第六操作模式中的一者；根據第一操作模式到第六操作模式中的一者，控制第一開關、第二開關、第三開關以及第四開關的導通與關斷，使電感為儲能或釋能，進而分別建立第一電壓、第二電壓以及第三電壓給多個負載。

藉此，本發明所提出的電源轉換器及電源轉換方法具有以下的特徵與優點：1、透過控制開關的責任週期的調整，控制電容單元的電壓，可減少元件數，進而達到體積小及成本低等優點；2、透過電感的儲能與釋能，以及多個開關的控制，可控制電容單元的電壓之間能量互相傳遞，調整電容單元的電壓以應付不同的負載需求。

為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取的技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，相信本發明的目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體的瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

10,20,30,40,50,60:電源轉換器

11:電源

12:第一開關模組

12-1:第一開關模組

12-2:第二開關模組

12-3:第一開關模組

12-4:第二開關模組

S₁,S₂,S₃,S₄:第一~第四開關

L₁:電感

IN1:第一輸入端

IN2:第二輸入端

OUT1:第一輸出端

OUT2:第二輸出端

OUT3:第三輸出端

51,52,53:第一~第三電源

C₁,C₂,C₃,C₄:第一~第四電容

V₁,V₂,V₃,V₄:第一~第四電壓

91,92,93,94:第一負載~第四負載

Ps1~Ps6:第一~第六儲能路徑

Pr1~Pr6:第一~第六釋能路徑

圖1為根據本發明第一實施例的電源轉換器的電路圖。

圖2為本發明電源轉換器於第一操作模式的示意圖。

圖3為本發明電源轉換器於第二操作模式的示意圖。

圖4為本發明電源轉換器於第三操作模式的示意圖。

圖5為本發明電源轉換器於第四操作模式的示意圖。

圖6為本發明電源轉換器於第五操作模式的示意圖。

圖7為本發明電源轉換器於第六操作模式的示意圖。

圖8為根據本發明第二實施例的電源轉換器的電路圖。

圖9為根據本發明第三實施例的電源轉換器的電路圖。

圖10為根據本發明第四實施例的電源轉換器的電路圖。

圖11為根據本發明第五實施例的電源轉換器的電路圖。

圖12為根據本發明第六實施例的電源轉換器的電路圖。

圖13為本發明電源轉換方法的流程圖。

茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下。

請參見圖1所示，其為根據本發明第一實施例的電源轉換器的電路圖。電源轉換器10耦接一電源11與多個負載(包括第一負載91、第二負載92以及第三負載93)之間，電源轉換器10包括第一開關模組12。如圖1所示的第一開關模組12包括電感L₁、第一開關S₁、第二開關S₂、第三開關S₃以及第四開關S₄。此外，多個負載中的第一負載91連接於第一輸入端IN1與第一輸出端OUT1之間，多個負載中的第二負載92連接於第一輸出端OUT1與第二輸出端 OUT2之間，以及多個負載中的第三負載93連接於第二輸入端IN2與第二輸出端OUT2之間。

第一開關S₁包括第一端與第二端，其中第一開關S₁的第一端連接第一輸入端IN1；第一開關S₁的第二端連接電感L₁的第一端。第二開關S₂包括第一端與第二端，其中第二開關S₂的第一端連接電感L₁的第二端；第二開關S₂的第二端連接第二輸入端IN2。第三開關S₃包括第一端與第二端，其中第三開關S₃的第一端連接第一輸出端OUT1；第三開關S₃的第二端連接第二開關S₂的第一端與電感L₁的第二端。第四開關S₄包括第一端與第二端，其中第四開關S₄的第一端連接第一開關S₁的第二端與電感L₁的第一端；第四開關S₄的第二端連接第二輸出端OUT2。

其中第一開關S₁、第二開關S₂、第三開關S₃以及第四開關S₄經配置以導通或關斷，使電感L₁為儲能或釋能，以將電源11轉換為多個電壓給多個負載91,92,93。

如圖1所示，電源轉換器10更包括第一電容C₁、第二電容C₂以及第三電容C₃。第一電容C₁連接於第一輸入端IN1與第一輸出端OUT1之間，經配置以建立多個電壓的第一電壓V₁。第二電容C₂連接於第一輸出端OUT1與第二輸出端OUT2之間，經配置以建立多個電壓的第二電壓V₂。第三電容C₃連接於第二輸入端IN2與第二輸出端OUT2之間，經配置以建立多個電壓的第三電壓V₃。

在一實施例中，電源11可為直流電源，連接於第一輸入端IN1與第二輸入端IN2之間，且第一開關S₁、第二開關S₂、第三開關S₃以及第四開關S₄為N型同步整流開關。

在一實施例中，電源轉換器10受控於一控制器(圖未示)，諸如數位訊號處理器、可編程邏輯控制器、微控制器等。控制器經配置以偵測多個負載 (或電容)的電壓變化率，據以判斷電源轉換器10執行第一操作模式到第六操作模式中的一者。具體而言，當其中一個負載的能量下降率明顯低於其他負載的能量下降率，則需將能量下降率最低的負載所儲存的能量轉移到能量下降率最高的負載上。換言之，將最不耗電的負載所儲存的能量轉移到最耗電的負載上，可實現能量平衡及混合供電。在其他實施例中，控制器接收使用者指令以控制電源轉換器10執行哪一個操作模式，以實現能量調度。

請參見圖2所示，其為本發明電源轉換器於第一操作模式的示意圖。如圖2所示，基於第一開關S₁導通，儲存於第一電容C₁的能量對電感L₁儲能(如圖所示的第一儲能路徑Ps1)，此時電感L₁上的跨壓為第一電壓V₁。基於第一開關S₁關斷，儲存於電感L₁的能量釋能至第二電容C₂(如圖所示之第一釋能路徑Pr1)，因此在第二電容C₂上建立第二電壓V₂，此電源轉換器於第一操作模式可實現第一電容C₁傳遞能量至第二電容C₂，且對第二電容C₂穩壓。在一實施例中，電源轉換器10執行第一操作模式的條件包括：E₁>E₃>E₂；及E₁>>E₂中的至少一者，其中E₁、E₂、E₃分別是第一負載91、第二負載92及第三負載93儲存的能量。在第一操作模式下，因為第一儲能路徑Ps1與第一釋能路徑Pr1經過第三開關S₃的本體二極體，因此第三開關S₃可使用同步整流開關或二極體取代。

請參見圖3所示，其為本發明電源轉換器於第二操作模式的示意圖。如圖3所示，基於第三開關S₃導通與第四開關S₄導通，儲存於第二電容C₂的能量對電感L₁儲能(如圖所示之第二儲能路徑Ps2)，此時電感L₁上的跨壓為第二電壓V₂。基於第四開關S₄關斷而第三開關S₃維持導通，儲存於電感L₁的能量釋能至第一電容C₁(如圖所示之第二釋能路徑Pr2)，因此在第一電容C₁上建立第一電壓V₁，此電源轉換器於第二操作模式可實現第二電容C₂傳遞能量至第一電容C₁，且對第一電容C₁穩壓。在一實施例中，電源轉換器10執行第二操作模式的條件包括：E₂>E₃>E₁；及E₂>>E₁中的至少一者。在第二模式下，因為第二釋能路徑Pr2經過第一開關S₁的本體二極體，因此第一開關S₁可使用同步整流開關或二極體取代。

請參見圖4所示，其為本發明電源轉換器於第三操作模式的示意圖。如圖4所示，基於第三開關S₃導通與第四開關S₄導通，儲存於第二電容C₂的能量對電感L₁儲能(如圖所示之第三儲能路徑Ps3)，此時電感L₁上的跨壓為第二電壓V₂。基於第三開關S₃關斷而第四開關S₄維持導通，儲存於電感L₁的能量釋能至第三電容C₃(如圖所示之第三釋能路徑Pr3)，因此在第三電容C₃上建立第三電壓V₃，此電源轉換器於第三操作模式可實現第二電容C₂傳遞能量至第三電容C₃，且對第三電容C₃穩壓。在一實施例中，電源轉換器10執行第三操作模式的條件包括：E₂>E₁>E₃；及E₂>>E₃中的至少一者。在第三模式下，因為第三釋能路徑Pr3經過第二開關S₂的本體二極體，因此第二開關S₂可使用同步整流開關或二極體取代。

請參見圖5所示，其為本發明電源轉換器於第四操作模式的示意圖。如圖5所示，基於第二開關S₂導通，儲存於第三電容C₃的能量對電感L₁儲能(如圖所示之第四儲能路徑Ps4)，此時電感L₁上的跨壓為第三電壓V₃。基於第二開關S₂關斷，儲存於電感L₁的能量釋能至第二電容C₂(如圖所示之第四釋能路徑Pr4)，因此在第二電容C₂上建立第二電壓V₂，此電源轉換器於第四操作模式可實現第三電容C₃傳遞能量至第二電容C₂，且對第二電容C₂穩壓。在一實施例中，電源轉換器10執行第四操作模式的條件包括：E₃>E₁>E₂；及E₃>>E₂中的至少一者。在第四模式下，因為第四儲能路徑Ps4與第四釋能路徑Pr4經過第四開關S₄的本體二極體，因此第四開關S₄可使用同步整流開關或二極體取代。

請參見圖6所示，其為本發明電源轉換器於第五操作模式的示意圖。如圖5所示，基於第三開關S₃導通與第四開關S₄導通，儲存於第二電容C₂的能量對電感L₁儲能(如圖所示之第五儲能路徑Ps5)，此時電感L₁上的跨壓為第二電壓V₂。基於第三開關S₃關斷與第四開關S₄關斷，儲存於電感L₁的能量釋能至第一電容C₁、第二電容C₂以及第三電容C₃(如圖所示之第五釋能路徑Pr5)，因此在第一電容C₁上建立第一電壓V₁、在第二電容C₂上建立第二電壓V₂、以及在第三電容C₃上建立第三電壓V₃，而在三電容的串聯路徑上建立V₁+V₂+V₃的電壓大小，此電容能量傳遞第三操作模式可實現第二電容C₂傳遞能量至第一電容C₁與第三電容C₃，且對第一電容C₁與第三電容C₃穩壓。在一實施例中，電源轉換器10執行第五操作模式的條件包括：E₂>E1≒E₃；及E₂>>E₁≒E₃中的至少一者。在第五模式下，因為第三釋能路徑Pr3經過第一開關S₁的本體二極體與第二開關S₂的本體二極體，因此第一開關S₁與第二開關S₂可使用同步整流開關或二極體取代。

請參見圖7所示，其為本發明電源轉換器於第六操作模式的示意圖。如圖7所示，基於第一開關S₁導通與第二開關S₂導通，儲存於第一電容C₁的能量、第二電容C₂的能量以及第三電容C₃的能量對電感L₁儲能(如圖所示之第六儲能路徑Ps6)，此時電感L₁上的跨壓為V₁+V₂+V₃的電壓大小。基於第一開關S₁關斷或第二開關S₂關斷，儲存於電感L₁的能量釋能至第二電容C₂(如圖所示之第六釋能路徑Pr6)，因此在第二電容C₂上建立第二電壓V₂，此電容能量傳遞第六操作模式可實現第一電容C₁、第二電容C₂以及第三電容C₃傳遞能量至第二電容C₂，且對第二電容C₂穩壓。在一實施例中，電源轉換器10執行第六操作模式的條件包括：E₂<E₁≒E₃；及E₂<<E₁≒E₃中的至少一者。在第六模式下，因為第六釋能路徑Pr6經過第三開關S₃的本體二極體與第四開關S₄的本體二極體，因此第三開關S₃與第四開關S₄可使用同步整流開關或二極體取代。

請參見圖8所示，其為根據本發明第二實施例的電源轉換器的電路圖。圖8所示的第二實施例與圖1所示的第一實施例最大的差異在於第二實施例為多電容疊接架構(即多電容串架構)。在本實施例中，多電容串架構包括第一電容串、第二電容串以及第三電容串。第一電容串連接於第一輸入端IN1與第一輸出端OUT1之間，經配置以建立多個電壓(例如電壓V₁₁,V₁₂)的第一電壓V₁，並包括彼此串聯的多個第一電容C₁₁,C₁₂。第二電容串連接於第一輸出端OUT1與第二輸出端OUT2之間，經配置以建立多個電壓(例如電壓V₂₁,V₂₂)的第二電壓V₂，並包括彼此串聯的多個第二電容C₂₁,C₂₂。第三電容串連接於第二輸入端IN2與第二輸出端OUT2之間，經配置以建立多個電壓(例如電壓V₃₁,V₃₂)的第三電壓V₃，並包括彼此串聯的多個第三電容C₃₁,C₃₂。在此電路架構下，電源11為直流電源，連接於第一輸入端IN1與第二輸入端IN2之間；且第一開關S₁、第二開關S₂、第三開關S₃以及第四開關S₄為N型同步整流開關。請參見圖9所示，其為根據本發明第三實施例的電源轉換器30的電路圖。在本實施例中，電源11可為交流電源，因此第一開關S₁、第二開關S₂、第三開關S₃以及第四開關S₄為背對背雙向開關，故此對於交流電源的正、負半週極性不同，可透過背對背雙向開關的雙向導通特性，實現電容電壓調整的目的。

請參見圖10所示，其為根據本發明第四實施例的電源轉換器40的電路圖。本實施例與圖1所示的第一實施例最大的差異在於第四實施例的電源轉換器具有兩個開關模組，意即第一開關模組12-1與第二開關模組12-2，電容單元C₁,C₂,C₃,C₄的數量為四個，意即多出第四電容C₄。在本實施例中，第一開關模組12-1即對應第一實施例的第一開關模組12。再者，第二開關模組12-2的第三開關S₃的第一端連接該第二輸出端OUT2，以及第二開關模組12-2的第四開關S₄的第二端連接第三輸出端OUT3。第四電容C₄連接於第三輸出端OUT3與第二輸入端IN2之間，經配置以建立多個電壓的第四電壓V₄。其中多個負載中的第四負載94連接於第三輸出端OUT3與該第二輸入端IN2之間。

請參見圖11所示，其為根據本發明第五實施例的電源轉換器50的電路圖。圖11所示的電源轉換器50耦接於電源11與多個負載(包括第一負載 91、第二負載92、第三負載93以及第四負載94)之間，電源轉換器50包括第一開關模組12-3。第一開關模組12-3包括電感L₁、第一開關S₁、第二開關S₂、第三開關S₃以及第四開關S₄。第一開關S₁包括第一端，連接第一輸出端OUT1，以及第二端，連接電感L₁的第一端。第二開關S₂包括第一端，連接電感L₁的第二端，以及第二端，連接第二輸入端IN2。第三開關S₃包括第一端，連接第二輸出端OUT2，以及第二端，連接第二開關S₂的第一端與電感L₁的第二端。第四開關S₄包括第一端，連接第一開關S₁的第二端與電感L₁的第一端，以及第二端，連接第三輸出端OUT3。

圖11所示的電源轉換器50更包括第一電容C₁、第二電容C₂以及第三電容C₃。第一電容C₁連接於第一輸入端IN1與第一輸出端OUT1之間，經配置以建立多個電壓的第一電壓V₁。第二電容C₂連接於第一輸出端OUT1與第二輸出端OUT2之間，經配置以建立多個電壓的第二電壓V₂。第三電容C₃連接於第二輸入端IN2與第二輸出端OUT2之間，經配置以建立多個電壓的第三電壓V₃。其中，電源11為直流電源，連接於第一輸入端IN1與第二輸入端IN2之間，且第一開關S₁、第二開關S₂、第三開關S₃以及第四開關S₄為N型同步整流開關。

圖11所示的電源轉換器50更包括第二開關模組12-4與第四電容C₄。第二開關模組12-4包括第一開關S₁、第二開關S₂、第三開關S₃、第四開關S₄。第一開關S₁的第一端連接第一輸入端IN1，第二開關S₂的第二端連接第三輸出端OUT3，第三開關S₃的第一端連接第一輸出端OUT1，以及第四開關S₄的第二端連接第二輸出端OUT2。第四電容C₄連接於第三輸出端OUT3與第二輸入端IN2之間。

其中，多個負載中的第一負載91連接於第一輸入端IN1與第一輸出端OUT1之間。多個負載中的第二負載92連接於第一輸出端OUT1與第二輸出端OUT2之間。多個負載中的第三負載93連接於第二輸出端OUT2與第三輸出端OUT3之間。多個負載中的第四負載94連接於第三輸出端OUT3與第二輸入端IN2之間。

在不同的實施方式中，電源11可為交流電源，因此第一開關S₁、第二開關S₂、第三開關S₃以及第四開關S₄為背對背雙向開關，故此對於交流電源的正、負半週極性不同，可透過背對背雙向開關的雙向導通特性，實現電容電壓調整的目的。

請參見圖12所示，其為根據本發明第六實施例的電源轉換器60的電路圖。當多個負載供電給電源11時：多個負載中的一者作為第一電源51，連接於第一輸入端IN1與第一輸出端OUT1之間。多個負載中的一者作為第二電源52，連接於第一輸出端OUT1與第二輸出端OUT2之間。多個負載中的一者作為第三電源53，連接於第二輸入端IN2與第二輸出端OUT2之間。在本實施例中，電源11作為負載90，連接於第一輸入端IN1與第二輸入端IN2之間。其中，第一電源51與第一電容C₁可為電池，例如但不限制為超電容或鋰電池或鉛酸電池。同樣地，第二電源52與第二電容C₂以及第三電源53與第三電容C₃皆為電池。透過電池所提供穩定的輸入電壓，並且如前揭對開關模組12的開關S₁,S₂,S₃,S₄進行控制，如此可達到雙向功率潮流，穩定電池電壓進行充、放電，提供電源11(即負載90)需求。

請參見圖13所示，其為本發明電源轉換方法的流程圖。配合前揭不同電源轉換器的實施例中的一者進行說明。電源轉換器包括第一開關S₁、第二開關S₂、第三開關S₃、第四開關S₄、電感L₁、第一電容C₁、第二電容C₂以及第三電容C₃。電源轉換方法包括步驟：偵測多個負載的電壓，以判斷進行第一操作模式到第六操作模式中的一者(步驟S10)。然後，根據第一操作模式到第六操作模式中的一者，控制第一開關S₁、第二開關S₂、第三開關S₃以及第四開關S₄ 的導通與關斷，使電感L₁為儲能或釋能，進而分別建立第一電壓V₁、第二電壓V₂以及第三電壓V₃)給多個負載(步驟S20)。

其中，於第一操作模式下，包括步驟：導通第一開關S₁，使得儲存於第一電容C₁的能量對電感L₁儲能，以在電感L₁上建立第一電壓V₁；以及關斷第一開關S₁，使得儲存於電感L₁的第一電壓V₁釋能至第二電容C₂，以在第二電容C₂上建立第二電壓V₂。

其中，於第二操作模式下，包括步驟：導通第三開關S₃與第四開關S₄，使得儲存於第二電容C₂的能量對電感L₁儲能，以在電感L₁上建立第二電壓V₂；以及關斷第四開關S₄且導通第三開關S₃，使得儲存於電感L₁的第二電壓V₂釋能至第一電容C₁，以在第一電容C₁上建立第一電壓V₁。

其中，於第三操作模式下，包括步驟：導通第三開關S₃與第四開關S₄，使得儲存於第二電容C₂的能量對電感L₁儲能，以在電感L₁建立第二電壓V₂；以及關斷第三開關S₃且導通第四開關S₄，使得儲存於電感L₁的第二電壓V₂釋能至第三電容C₃，以在第三電容C₃上建立第三電壓V₃。

其中，於第四操作模式下，包括步驟：導通第二開關S₂，使得儲存於第三電容C₃的能量對電感L₁儲能，以在電感L₁建立第三電壓V₃；以及關斷第二開關S₂，使得儲存於電感L₁的第三電壓V₃釋能至第二電容C₂，以在第二電容C₂上建立第二電壓V₂。

其中，於第五操作模式下，包括步驟：導通第三開關S₃與第四開關S₄，使得儲存於第二電容C₂的能量對電感L₁儲能，以在電感L₁建立第二電壓V₂；以及關斷第三開關S₃與第四開關S₄，使得儲存於電感L₁的能量釋能至第一電容C₁、第二電容C₂以及第三電容C₃，以在第一電容C₁建立第一電壓V₁、在第二電容C₂建立第二電壓V₂以及在第三電容C₃建立第三電壓V₃。

其中，於第六操作模式下，包括步驟：導通第一開關S₁與第二開關S₂，使得儲存於第一電容C₁的能量、第二電容C₂的能量以及第三電容C₃的能量對電感L₁儲能，以在電感L₁建立總電壓V₁+V₂+V₃(意即第一電壓V₁、第二電壓V₂、第三電壓V₃的加總；以及關斷第一開關S₁或第二開關S₂，使得儲存於電感L₁的總電壓釋能至第二電容C₂，以在第二電容C₂上建立第二電壓V₂。

綜上所述，本發明具有以下的特徵與優點：

1、本發明提出的電源轉換器，透過控制開關的責任週期的調整，控制電容單元的電壓，可減少元件數，進而達到體積小及成本低等優點。

2、透過電感的儲能與釋能，以及多個開關的控制，可控制電容單元的電壓之間能量互相傳遞，調整電容單元的電壓以應付不同的負載需求。

以上所述，僅為本發明較佳具體實施例的詳細說明與圖式，惟本發明的特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明的所有範圍應以下述的申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍的精神與其類似變化的實施例，皆應包括於本發明的範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明的領域內，可輕易思及的變化或修飾皆可涵蓋在以下本案的專利範圍。

10:電源轉換器

11:電源

12:第一開關模組

S₁,S₂,S₃,S₄:第一~第四開關

L₁:電感

IN1:第一輸入端

IN2:第二輸入端

OUT1:第一輸出端

OUT2:第二輸出端

C₁,C₂,C₃:第一~第三電容

V₁,V₂,V₃:第一~第三電壓

91:第一負載

92:第二負載

93:第三負載

Claims

一種電源轉換器，耦接於一電源與多個負載之間，包括：一第一開關模組，包括：一電感；一第一開關，包括一第一端，連接一第一輸入端；以及一第二端，連接該電感的一第一端；一第二開關，包括一第一端，連接該電感的一第二端；以及一第二端，連接一第二輸入端；一第三開關，包括一第一端，連接一第一輸出端；以及一第二端，連接該第二開關的該第一端與該電感的該第二端；以及一第四開關，包括一第一端，連接該第一開關的該第二端與該電感的該第一端；以及一第二端，連接一第二輸出端；其中該第一開關、該第二開關、該第三開關以及該第四開關經配置以導通或關斷，使該電感為儲能或釋能，以將該電源轉換為多個電壓給該多個負載。
如請求項1所述的電源轉換器，更包括：一第一電容，連接於該第一輸入端與該第一輸出端之間，經配置以建立該多個電壓的一第一電壓；一第二電容，連接於該第一輸出端與該第二輸出端之間，經配置以建立該多個電壓的一第二電壓；以及一第三電容，連接於該第二輸入端與該第二輸出端之間，經配置以建立該多個電壓的一第三電壓；其中該電源為一直流電源，連接於該第一輸入端與該第二輸入端之間；且該第一開關、該第二開關、該第三開關以及該第四開關為N型同步整流開關。
如請求項1所述的電源轉換器，更包括：一第一電容串，連接於該第一輸入端與該第一輸出端之間，經配置以建立該多個電壓的一第一電壓，並包括彼此串聯的多個第一電容；一第二電容串，連接於該第一輸出端與該第二輸出端之間，經配置以建立該多個電壓的一第二電壓，並包括彼此串聯的多個第二電容；以及一第三電容串，連接於該第二輸入端與該第二輸出端之間，經配置以建立該多個電壓的一第三電壓，並包括彼此串聯的多個第三電容；其中該電源為一直流電源，連接於該第一輸入端與該第二輸入端之間；且該第一開關、該第二開關、該第三開關以及該第四開關為N型同步整流開關。
如請求項1所述的電源轉換器，其中該多個負載中的一第一負載連接於該第一輸入端與該第一輸出端之間，該多個負載中的一第二負載連接於該第一輸出端與該第二輸出端之間，以及該多個負載中的一第三負載連接於該第二輸入端與該第二輸出端之間。
如請求項1所述的電源轉換器，其中該電源為一交流電源；且該第一開關、該第二開關、該第三開關以及該第四開關為背對背雙向開關。
如請求項1所述的電源轉換器，更包括：一第二開關模組，其中第二開關模組的一第三開關的一第一端連接該第二輸出端，以及該第二開關模組的一第四開關的一第二端連接一第三輸出端；以及一第四電容，連接於該第三輸出端與該第二輸入端之間，經配置以建立該多個電壓的一第四電壓；其中該多個負載中的一第四負載連接於該第三輸出端與該第二輸入端之間。
如請求項1所述的電源轉換器，其中，當該多個負載供電給該電源時：該多個負載中的一者作為一第一電源，連接於該第一輸入端與該第一輸出端之間；該多個負載中的一者作為一第二電源，連接於該第一輸出端與該第二輸出端之間；該多個負載中的一者作為一第三電源，連接於該第二輸入端與該第二輸出端之間；以及該電源作為一負載，連接於該第一輸入端與該第二輸入端之間。
一種電源轉換器，耦接於一電源與多個負載之間，包括：一第一開關模組，包括：一電感；一第一開關，包括一第一端，連接一第一輸出端；以及一第二端，連接該電感的一第一端；一第二開關，包括一第一端，連接該電感的一第二端；以及一第二端，連接一第二輸入端；一第三開關，包括一第一端，連接一第二輸出端；以及一第二端，連接該第二開關的該第一端與該電感的該第二端；以及一第四開關，包括一第一端，連接該第一開關的該第二端與該電感的該第一端；以及一第二端，連接一第三輸出端。
如請求項8所述的電源轉換器，更包括：一第一電容，連接於一第一輸入端與該第一輸出端之間，經配置以建立該多個電壓的一第一電壓；一第二電容，連接於該第一輸出端與該第二輸出端之間，經配置以建立該多個電壓的一第二電壓；一第三電容，連接於該第二輸入端與該第二輸出端之間，經配置以建立該多個電壓的一第三電壓；以及其中該電源為一直流電源，連接於該第一輸入端與該第二輸入端之間；且該第一開關、該第二開關、該第三開關以及該第四開關為N型同步整流開關。
如請求項9所述的電源轉換器，更包括：一第二開關模組，其中該第二開關模組的一第一開關的一第一端連接該第一輸入端，該第二開關模組的一第二開關的一第二端連接該第三輸出端，該第二開關模組的一第三開關的一第一端連接該第一輸出端，以及該第二開關模組的一第四開關的一第二端連接該第二輸出端；以及一第四電容，連接於該第三輸出端與該第二輸入端之間。
如請求項9所述的電源轉換器，其中該多個負載中的一第一負載連接於該第一輸入端與該第一輸出端之間，該多個負載中的一第二負載連接於該第一輸出端與該第二輸出端之間，該多個負載中的一第三負載連接於該第二輸出端與該第三輸出端之間，以及該多個負載中的一第四負載連接於該第三輸出端與該第二輸入端之間。
如請求項8所述的電源轉換器，其中該電源為一交流電源；且該第一開關、該第二開關、該第三開關以及該第四開關為背對背雙向開關。
一種電源轉換方法，用於如請求項1所述的電源轉換器，該電源轉換器包括一第一開關、一第二開關、一第三開關、一第四開關、一電感、一第一電容、一第二電容以及一第三電容，該電源轉換方法包括步驟：偵測多個負載的電壓，以判斷進行一第一操作模式到一第六操作模式中的一者；根據該第一操作模式到該第六操作模式中的一者，控制該第一開關、該第二開關、該第三開關以及該第四開關的導通與關斷，使該電感為儲能或釋能，進而分別建立一第一電壓、一第二電壓以及一第三電壓給該多個負載。
如請求項13所述的電源轉換方法，於該第一操作模式下，包括步驟：導通該第一開關，使得儲存於該第一電容的能量對該電感儲能，以在該電感上建立該第一電壓；以及關斷該第一開關，使得儲存於該電感的該第一電壓釋能至該第二電容，以在該第二電容上建立該第二電壓。
如請求項13所述的電源轉換方法，於該第二操作模式下，包括步驟：導通該第三開關與該第四開關，使得儲存於該第二電容的能量對該電感儲能，以在該電感上建立該第二電壓；以及關斷該第四開關且導通該第三開關，使得儲存於該電感的該第二電壓釋能至該第一電容，以在該第一電容上建立該第一電壓。
如請求項13所述的電源轉換方法，於該第三操作模式下，包括步驟：導通該第三開關與該第四開關，使得儲存於該第二電容的能量對該電感儲能，以在該電感上建立該第二電壓；以及關斷該第三開關且導通該第四開關，使得儲存於該電感的該第二電壓釋能至該第三電容，以在該第三電容上建立該第三電壓。
如請求項13所述的電源轉換方法，於該第四操作模式下，包括步驟：導通該第二開關，使得儲存於該第三電容的能量對該電感儲能，以在該電感上建立該第三電壓；以及關斷該第二開關，使得儲存於該電感的該第三電壓釋能至該第二電容，以在該第二電容上建立該第二電壓。
如請求項13所述的電源轉換方法，於該第五操作模式下，包括步驟：導通該第三開關與該第四開關，使得儲存於該第二電容的能量對該電感儲能，以在該電感上建立該第二電壓；以及關斷該第三開關與該第四開關，使得儲存於該電感的能量釋能至該第一電容、該第二電容以及該第三電容，以在該第一電容上建立該第一電壓、在該第二電容上建立該第二電壓以及在該第三電容上建立該第三電壓。
如請求項13所述的電源轉換方法，於該第六操作模式下，包括步驟：導通該第一開關與該第二開關，使得儲存於該第一電容的能量、該第二電容的能量以及該第三電容的能量對該電感儲能，以在該電感上建立一總電壓；以及關斷該第一開關或該第二開關，使得儲存於該電感的該總電壓釋能至該第二電容，以在該第二電容上建立該第二電壓。