返驰式交直流转换装置及其转换方法
【技术领域】
[0001] 本发明是与电源转换有关；特别是指一种返驰式交直流转换装置及其转换方法。
【背景技术】
[0002] 返驰式电能传输系统与一般接触型电能传输系统最大的不同，在于返驰式电能传 输系统不须经由电力线直接传输能量，而是利用一返驰式变压器电磁耦合而将能量由一次 侧传递至二次侧电路，然而返驰式变压器因其先天耦合不良因素，使得电力转换效率较低。 因此，传统返驰式电能传输系统常利用共振式阻抗匹配方式，来提升电源转换效率，但是利 用阻抗匹配电路方式实现的电路，甚易受返驰式变压器耦合系数参数影响，而达不到预期 效果，造成电源转换效率低落。
[0003] 此外，由于电能传输系统的输出电压需大于负载电压，才能够克服输出端的电位 而将能量传送至负载，因此返驰式电能传输电路中，往往需要较大匝数比的变压器才能够 将电压提升至所需电压，如此一来，而返驰式变压器的铜损随着线圈匝数增加而增加，以致 电源转换效率降低。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明的目的用于提供一种返驰式交直流转换装置及其转换方法，可 以提供负电位以补偿负载电压的阻障，进而可降低变压器的线圈匝数比，以降低铜损提升 电源转换效率，使得变压器一次侧能量能够更平顺更有效率的传送至负载，进一步增进电 源转换效率。
[0005] 缘以达成上述目的，本发明所提供返驰式交直流转换装置用以将交流电源的电能 转换后，输出供予一负载；该返驰式交直流转换装置包含有一整流电路、一电子开关、一返 驰式（Flyback)变压器以及一自动电荷抽放（auto charge pump)电路。其中，该整流电 路与该交流电源连接，且用以接收该交流电源的电能后转换成直流电输出。该电子开关与 该整流电路电性连接。该返驰式变压器具有一一次侧以及一二次侧，且该一次侧两端分别 电性连接该整流电路以及该电子开关，而该二次侧具有一第一端以及一第二端。该自动电 荷抽放（auto charge pump)电路，其一侧电性连接该返驰式变压器，另一侧电性连接该负 载；该自动电荷抽放电路包含有一第一二极管，其正极连接该第二侧的第二端，其负极电性 连接该第二侧的第一端；一第一电容，其一端连接该第一二极管的负极；一电感，其一端连 接该第一电容的另一端，而另外一端则电性连接该第一二极管的负极；一第二电容，并联连 接该负载，且其一端连接该第一电容与该电感，而另一端连接该第一二极管的正极与该第 二侧的第二端。
[0006] 依据上述构思，该返驰式交直流转换装置的电源转换方法，包含有下列步骤：
[0007] A.导通该电子开关，使该整流电路输出的直流电对该返驰式变压器的一次侧充 电，而该电感、该第一电容与该第二电容对该负载释能；
[0008] B.断开该电子开关以阻断该整流电路输出的直流电，使该返驰式变压器的二次侧 对该电感、该第一电容与该第二电容充电，并使该第二电容持续对该负载释能；
[0009] C.该返驰式变压器停止释能，以使该电感的储能对该第一电容充能，而使该第一 电容的跨压极性反转，且该第二电容对该负载释能；
[0010] D.导通该第一二极管，使该第一电容与该电感产生与前一步骤反向的电压，并对 该第二电容充电，使该第二电容持续对该负载释能。
[0011] 由此，通过上述的设计，便可以在电源转换时，提供负电位以补偿负载电压的阻 障，进而可降低该返驰式变压器的线圈匝数比，以降低铜损提升电源转换效率，使得该返驰 式变压器一次侧能量能够更平顺更有效率的传送至负载，进一步增进电源转换效率。
【附图说明】
[0012] 为能更清楚地说明本发明，以下结合较佳实施例并配合附图详细说明如后，其 中：
[0013] 图1为本发明较佳实施例的返驰式交直流转换装置的电路图；
[0014] 图2至图5为各步骤的等效电路图；
[0015] 图6为第一电容的电压波型图。
【具体实施方式】
[0016] 请参图1所示，本发明一较佳实施例的返驰式交直流转换装置用以将一交流电源 100的电能转换后，输出供予一负载200。该返驰式交直流转换装置包含有一整流电路R、一 电子开关SW、一返驰式（Flyback)变压器10以及一自动电荷抽放（auto charge pump)电 路20。其中：
[0017] 该整流电路R与该交流电源100连接，且于本实施例中为一桥式整流器，用以接收 该交流电源100的电能后，转换成直流电输出。当然，在实际实施上，除使用桥式整流器之 外，亦可使用中间抽头式、真空管式、或是其它架构的整流器来达到相同的目的。
[0018] 该电子开关SW与该整流电路R电性连接，用以受控制地导通或阻断该整流电路R 输出的直流电。
[0019] 该返驰式变压器10具有一一次侧11以及一二次侧12。该一次侧11两端分别电 性连接该整流电路R以及该电子开关SW，而该二次侧12具有一第一端121以及一第二端 122。
[0020] 该自动电荷抽放电路20其一侧电性连接该返驰式变压器10,另一侧电性连接该 负载200。该自动电荷抽放电路20包含有三个二极管（第一二极管D1、第二二极管D2以 及第三二极管D3)、两个电容（第一电容C1与一第二电容C2)以及一个电感L。所述元件 的连接关系如下所述：
[0021] 该第二二极管D2的正极连接该返驰式变压器10第二侧12的第一端121。
[0022] 该第一二极管D1的正极连接该第二侧12的第二端122,其负极连接该第二二极管 D2的负极，而通过该第二二极管D2电性连接至该第二侧12的第一端121。
[0023] 该第一电容C1 一端连接至该第一二极管D1的负极、以及第二二极管D2的负极。
[0024] 该第三二极管D3的正极连接至该第一电容C1、第一二极管D1的负极以及第二二 极管D2的负极。
[0025] 该电感L的一端连接该第一电容Cl的另一端，另外一端则连接该第三二极管D2 的负极，而通过该第三二极管D3电性连接至该第一二极管D1的负极。
[0026] 该第二电容C2为非电解电容并联连接该负载200,且其一端连接该第一电容C1与 该电感L，而另一端连接该第一二极管D1的正极与该第二侧12的第二端122。
[0027] 于本实施例中，所述电容C1-C2、该电感L、输入电压、输出电压、该电子开关SW的 切换频率、以及该负载200的规格如下表所示：
【主权项】
1. 一种返驰式交直流转换装置，用w将交流电源的电能转换后，输出供予一负载；该 返驰式交直流转换装置包含有： 一整流电路，与该交流电源连接，且用W接收该交流电源的电能后转换成直流电输 出； 一电子开关，与该整流电路电性连接； 一返驰式变压器，具有一一次侧W及一二次侧，且该一次侧两端分别电性连接该整流 电路W及该电子开关，而该二次侧具有一第一端W及一第二端；W及 一自动电荷抽放电路，其一侧电性连接该返驰式变压器，另一侧电性连接该负载；该自 动电荷抽放电路包含有： 一第一二极管，其正极连接该第二侧的第二端，其负极电性连接该第二侧的第一端； 一第一电容，其一端连接该第一二极管的负极； 一电感，其一端连接该第一电容的另一端，而另外一端则电性连接该第一二极管的负 极； 一第二电容，并联连接该负载，且其一端连接该第一电容与该电感，而另一端连接该第 一二极管的正极与该第二侧的第二端。
2. 如权利要求1所述的返驰式交直流转换装置，其中该自动电荷抽放电路还包含有一 第二二极管，一端连接该返驰式变压器第二侧的第一端，另一端连接该第一二极管的负极， 而使该第一二极管通过该第二二极管电性连接至该返驰式变压器第二侧的第一端。
3. 如权利要求2所述的返驰式交直流转换装置，其中该第二二极管的正极连接该返驰 式变压器第二侧的第一端，而负极则连接该第一二极管的负极。
4. 如权利要求1所述的返驰式交直流转换装置，其中该自动电荷抽放电路还包含有一 第H二极管，一端连接该第一二极管的负极，另一端连接该电感，而使该电感通过该第H二 极管电性连接至该第一二极管的负极。
5. 如权利要求4所述的返驰式交直流转换装置，其中该第H二极管的正极连接该第 一二极管的负极，而其负极连接该电感。
6. -种如权利要求1所述的返驰式交直流转换装置的电源转换方法，包含有下列步 骤： A. 导通该电子开关，使该整流电路输出的直流电对该返驰式变压器的一次侧充电，而 该电感、该第一电容与该第二电容对该负载释能； B. 断开该电子开关W阻断该整流电路输出的直流电，使该返驰式变压器的二次侧对该 电感、该第一电容与该第二电容充电，并使该第二电容持续对该负载释能； C. 该返驰式变压器停止释能，W使该电感的储能对该第一电容充能，而使该第一电容 的跨压极性反转，且该第二电容对该负载释能； D. 导通该第一二极管，使该第一电容与该电感产生与前一步骤反向的电压，并对该第 二电容充电，使该第二电容持续对该负载释能。
7. 如权利要求6所述的电源转换方法，其中，于步骤D后，还包含有一步骤，是重复执行 步骤A至步骤D。
8. 如权利要求6所述的电源转换方法，其中，于步骤B中，该返驰式变压器的二次侧通 过该第一电容与该电感形成的共振电路，将其储能传导至该第二电容。
9.如权利要求8所述的电源转换方法，其中，于步骤C中，该第一电容与该电感形成的 共振电路后，该电感的储能对该第一电容充能，而使该第一电容的跨压极性反转，且当该电 感的跨压大于该第二电容的跨压时，该第一二极管导通，而进入步骤D。
【专利摘要】一种返驰式交直流转换装置包含有一整流电路、一电子开关、一返驰式变压器以及一自动电荷抽放(auto charge pump)电路；其中，该返驰式变压器具有一一次侧以及一二次侧，且该第一次侧与该整流电路与该电子开关电性连接；该自动电荷抽放电路一侧电性连接该返驰式变压器的二次测，另一侧电性连接该负载，用以增进电源转换效率，并可抑制输出电压涟波。另外，本发明还揭示有该返驰式交直流转换装置的电源转换方法。
【IPC分类】H02M3-28, H02M7-12
【公开号】CN104682733
【申请号】CN201310616349
【发明人】潘晴财, 陈伯彦, 洪大胜
【申请人】东林科技股份有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2013年11月27日
【公告号】WO2015078095A1