TW201251289A - Integrated buck/boost converter of charging apparatus - Google Patents

Integrated buck/boost converter of charging apparatus Download PDF

Info

Publication number
TW201251289A
TW201251289A TW100119795A TW100119795A TW201251289A TW 201251289 A TW201251289 A TW 201251289A TW 100119795 A TW100119795 A TW 100119795A TW 100119795 A TW100119795 A TW 100119795A TW 201251289 A TW201251289 A TW 201251289A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
switch
boost converter
voltage
rechargeable battery
integrated
Prior art date
Application number
TW100119795A
Other languages
English (en)
Inventor
Chang-Jyi Sheu
Original Assignee
Delta Electronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Delta Electronics Inc filed Critical Delta Electronics Inc
Priority to TW100119795A priority Critical patent/TW201251289A/zh
Priority to US13/243,636 priority patent/US20120313572A1/en
Publication of TW201251289A publication Critical patent/TW201251289A/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1582Buck-boost converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00711Regulation of charging or discharging current or voltage with introduction of pulses during the charging process
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage

Description

201251289 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 [画]本創作係有關一種昇降壓轉換器,尤指一種充電裝置之 整合式昇降壓轉換器。 【先前技術】 [0002] 現今,行動載具發展已朝向無污染、高效能之電動驅動 時代。然而作為電動驅動之能源必須藉由電池以作為能 源儲存之容器,使得能源能被儲存到電池中。透過將能 源,例如火力、水力、風力、熱能、太陽能以及核能… 等轉換成電能後,才能夠將電能做適當地轉換後儲存在 電池中。然而’在電能轉換的過程,必須考慮到安全性 、高效能以及便利性等問題》 [0003] 請參見第一圖係為習知具有DC/DC轉換器之充電裝置之電 路方塊圖。如圖所示’該充電裝置10A係應用於一行動載 具(未圖示)。該行動載具之充電系統係主要包含該充電 裝置10A與一充電電池20A。該行動載具係可為一電動汽 車或一電動機車,並且,該充電電池2〇A係為該電動汽車 或該電動機車之車用充電電池。 [0004] 該充電裝置10A係包含一電磁干擾濾波器1〇2A、一功率因 數校正器104A以及一DC/DC轉換器i〇6A。該充電裝置 10A之該電磁干《波器1G2A係電性連接—外部交流電源 Vs,以消除該交流電源Vs之雜訊’並防止傳導性電磁雜 訊之干擾。該功率因數校正器104A係電性連接該電磁干 擾慮波器102A ’以改善轉換後之直流電源之功率因數。 該DC/DC轉換器1〇6A係電性連接該功率因數校正器1〇乜 100119795 表單編號A0101 第4頁/共25頁 1002033488-0 201251289 ’以提供不同充電直流電壓準位之轉換。 [0005] Ο [0006] 當該充電電池20a在使用過程中需要充電的情況下,由於 外部所提供之該交流電源Vs的電壓準位不見得配合該充 電電池20A之電池電壓,並且,當該充電電池2〇a在充電 過程中’該充電電池20A之電池電壓係為動態變化,因此 ’所採用之該DC/DC轉換器106A係通常設計為具有一昇 壓式轉換器(boost converter),再串聯一降壓式轉換 器(buck converter)之兩級式架構,以因應當充電電 壓向於或低於該充電電池2〇a之電池電壓時之充電需求。 Ο 請參見第二圖係為習知兩級式DC/DC轉換器之電路圖。該 兩級式DC/DC轉換器ι〇6Α係包含一昇壓式轉換器1 062A與 一降壓式轉換器1064A。其中該昇壓式轉換器i〇62A係用 以將較低準位之輸入電壓轉換成較高準位之輸出電壓; 同理,該降壓式轉換器1 064A係用以將較高準位之輸入電 壓轉換成較低準位之輸出電壓。在此實施例中,該功率 因數校正器104A之輸出電壓係為該兩級式DC/DC轉換器 106A之輸入電壓Vin。並且,該兩級式DC/DC轉換器 1〇6々之該昇壓式轉換器1〇62八或該降壓式轉換器1〇64八之 操作,係根據該輸入電壓Vin與該充電電池20A之電池電 壓Vb大小。亦即,當該輸入電壓Vin高於該充電電池2〇a 之電池電壓Vb時’該兩級式dc/DC轉換器106A之該降壓 式轉換器1064A動作,以將較高準位之輸入電壓Vin轉換 成較低準位之輸出電壓Vout以提供該充電電池2〇a正常充 電時所需之充電電壓準位。反之,當該輸入電壓Vin低於 該充電電池20A之電池電壓vb時,該兩級式dc/DC轉換器 100119795 表單編號A0101 第5頁/共25頁 1002033488-0 201251289 [0007] [0008] [0009] [⑻ 10] 100119795 106A之該昇壓式轉換器1〇62A動作,以將較低準位之輸 入電壓Vin轉換成較高準位之輸出電壓v〇ut以提供該充電 電池20A正常充電時所需之充電電壓準位。惟,該兩級式 DC/DC轉換器l〇6A由於同時具有昇壓式轉換器與降壓式 轉換器之電路架構,因此,所需之電路元件多,導致增 加電路元件使用與維護成本。 習知的昇降壓式轉換器(buck-boost converter)可被 設計出用以提供輸出電壓可以高於或低於輸入電壓之電 廢準位之用。該昇降壓式轉換器(buck_b〇〇st converter) 提供電壓準位轉換時 ,該昇降壓式轉換器之開關 則為同時切換操作,導致整體之切換損失提高,使得電 力轉換效率大大地降低,所以一般用於低輸出功率的時 機。 因此,如何設計出一種充電裝置之整合式昇降壓轉換器 ,能以準確地提供該充電電池正常充電時所需之充電電 壓準位,有效地降低整體之切換損失,使得電力轉換效 率大大地提升,乃為本案創作人所欲行克服並加以解決 的一大課題。 【發明内容】 本發明之一目的在於提供一種充電裝置之整合式昇降壓 轉換器,以克服習知技術的問題。 因此本發明之充電裝置之整合式昇降壓轉換器,係接收 直流輸入電壓並透過轉換直流輸入電壓之電壓準位,以 提供輸出電壓對充電電池充電。整合式昇降壓轉換器係 包含第一開關、第一二極體、電感、第二開關、第二二 表單编號A0101 第6頁/共25頁 丨 201251289 [0011] ο [0012] ❹ [0013] [0014] 極體以及電容。 第一開關係具有第一端與第二端。第一二極體係具有陽 極與陰極,並且,第一二極體之陰極係電性連接第一開 關之第二端。電感係具有第一端與第二端,並且,電感 之第一端係電性連接第一開關之第二端與第一二極體之 陰極。第二開關係具有第一端與第二端,並且,第二開 關之第一端係電性連接電感之第二端。第二二極體係具 有陽極與陰極,並且,第二二極體之陽極係電性連接電 感之第二端與第二開關之第一端。電容係具有第一端與 第二端,並且,電容之第一端係電性連接第二二極體之 陰極;此外,電容之第二端係電性連接第二開關之第二 端與第一二極體之陽極。 其中,第一開關之第一端與第一二極體之陽極係為雙埠 架構之整合式昇降壓轉換器之輸入侧,以接收輸入電壓 ;此外,電容之第一端與電容之第二端係為雙埠架構之 整合式昇降壓轉換器之輸出側,以提供輸出電壓,對充 電電池充電。 藉此,透過控制第一開關與第二開關,使整合式昇降壓 轉換器可提供昇壓與降壓之轉換功能,能以準確地提供 充電電池正常充電時所需之充電電壓準位。 為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技 術、手段及功效,請參閱以下有關本發明之詳細說明與 附圖,相信本發明之目的、特徵與特點,當可由此得一 深入且具體之瞭解,然而所附圖式僅提供參考與說明用 100119795 表單編號Α0101 第7頁/共25頁 1002033488-0 201251289 ’並非用來對本發明加以限制者。 【實施方式】 [0015] [0016] [0017] 100119795 茲有關本創作之技術内容及詳細說明,配合圖式說明如 下: 請參見第三圖係為本發明充電裝置之整合式昇降壓轉換 器之電路圖。該充電裝置(未圖示)之該整合式昇降壓轉 換器10,係接收一直流輸入電壓Vin並透過轉換該直流輸 入電壓Vi η之電壓準位,以提供一輸出電壓v〇ut對一充電 電池20充電。該整合式昇降壓轉換器1〇係包含一第一開 ^ 關102、一第一二極體1〇6、一電感no、一第二開關1〇4 、一第—一極體10 8以及一電容112。
該第一開關102係具有一第一端(未標示)與一第二端(未 標示)。該第一二極體1〇6係具有一陽極與一陰極,並且 ,該第一二極體1〇6之該陰極係電性連接該第一開關1〇2 之該第二端。該電感110係具有一第一端(未標示)與一第 二端(未標示)’並且’該電感11〇之該第一端係電性連接 該第-開關102之該第二端與該第一二極體1〇6之該_ Q 。該第二開關104係具有一第一端(未標示)與一第二端( 未標示),並且,該第二開關1〇4之該第一端係電性連接 該電感110之該第二端。該第二二極體1〇8係具有一陽極 與陰極’並且,該第二二極體1〇8之該陽極係電性連接 該電感110之該第二端與該第二開關1〇4之該第一端。該 電容112係具有一第一端(未標示)與-第二端(未標示), 並且’該電容112之該第-端係電性連接該第二二極體 108之該陰極;此外,該電容112之該第二端係電性連接 表單編號A0101 第8頁/共25頁 ' 1002033488-0 201251289 該第二開關104之該第二端與該第一二極體106之該陽極 〇 [0018] 其中,該第一開關102之該第一端與該第一二極體106之 該陽極係為該雙埠架構之整合式昇降壓轉換器10之輸入 側,以接收該輸入電壓V i η ;此外,該電容112之該第一 端與該電容112之該第二端係為該雙埠架構之整合式昇降 壓轉換器10之輸出側,以提供該輸出電壓Vout,對該充 電電池20充電。 O tools] 藉此,透過控制該第一開關102與該第二開關104,使該 整合式昇降壓轉換器10可提供昇壓與降壓之轉換功能, 能以準確地提供該充電電池20正常充電時所需之充電電 壓準位。 [0020] ❹ 至於該充電裝置之整合式昇降壓轉換器10更詳細之操作 說明,請參見後文。當該輸入電壓Vin高於該充電電池20 之電池電壓Vb時,該整合式昇降壓轉換器10之該第一開 關1 0 2係為切換操作狀態而該第二開關1 0 4係為全截止操 作狀態。如此,在此降壓操作狀態下,該整合式昇降壓 轉換器10之電路架構可等效第四圖A所示之電路架構。請 參見第四圖A係為該整合式昇降壓轉換器於高電壓差之降 壓操作之電路圖。並且,藉由透過控制該第一開關102之 切換責任週期(duty cycle)以降低該整合式昇降壓轉換 器10之輸出電壓Vout,以提供該充電電池20正常充電時 所需之充電電壓準位。其中,該第一開關102之切換責任 週期係透過一脈波寬度調變技術(pul se width modu-lation,PWM)所控制。也就是說,當該充電電池20在使 100119795 表單編號A0101 第9頁/共25頁 1002033488-0 201251289 用過程中需要充電的情況下,外部所提供之交流電源經 過電磁干擾遽波器(未圖示)遽除交流電源之南頻雜訊’ 再透過功率因數校正單元(未圖示)轉換該濾波後之交流 電源為一直流電壓(即為該整合式昇降壓轉換器10之輸入 電壓Vin),若該輸入電壓Vin高於該充電電池20之電池 電壓Vb時,該整合式昇降壓轉換器10則藉由該第一開關 102與該第二開關104之控制,調整為降壓操作狀態,使 得該整合式昇降壓轉換器10之輸出電壓Vout降低,能以 配合該充電電池20之電池電壓Vb大小,提供該充電電池 20所需之充電電壓準位,而避免因充電電壓過高導致過 度充電使得該充電電池20受到嚴重破壞,甚至爆炸。其 中,前述之該高電壓差在此實施例係指該整合式昇降壓 轉換器10之輸入電壓Vi η係高於該充電電池20之電池電壓 Vb具有一定之程度。 [0021] 此外,當該輸入電壓Vin低於該充電電池20之電池電壓Vb ,該第一開關102係為全導通或操作在最大切換責任週期 的狀態而該第二開關104係為切換操作狀態。如此,在此 昇壓操作狀態下,該整合式昇降壓轉換器10之電路架構 可等效第四圖B所示之電路架構。請參見第四圖B係為該 整合式昇降壓轉換器於高電壓差之昇壓操作之電路圖。 並且,藉由透過控制該第二開關104之切換責任週期 (duty cycle)以提高該整合式昇降壓轉換器10之輸出電 壓Vout,以提供該充電電池20正常充電時所需之充電電 壓準位。其中,該第二開關104之切換責任週期係透過一 脈波寬度調變技術(pulse width modulation, PWM)所 100119795 表單編號A0101 第10頁/共25頁 1002033488-0 201251289 Ο 控制。也就是說,當該充電電池20在使用過程中需要充 電的情況下,外部所提供之交流電源經過電磁干擾濾波 器(未圖示)濾除交流電源之高頻雜訊,再透過功率因數 扠正單元(未圖示)轉換該濾波後之交流電源為—直流電 壓(即為該整合式昇降壓轉換器10之輸入電壓Vin) ’若該 輸入電壓Vin低於該充電電池20之電池電壓Vb,該整合式 昇降壓轉換器1()則藉由該第一開關1〇2與該第二開關叫 之控制,調整為昇壓操作狀態,使得該整合式昇降壓轉 換器10之輸出電壓vout提高,能以配合該充電電細之 電池電壓Vb大小,提供該充電電池2Q所需之充電電壓準 位。其中’前述之該高電壓差在此實施例係指該整合式 昇降壓轉換器1()之輸人電壓Vin係低於該充電電池別 池電壓Vb具有一定之程度。 [0022] Ο “上所述可知,無論該整合式昇降壓轉換㈣之輸入電 壓Vin高於或低於該充電電池2()之電池電壓vb,該整人式 昇降壓轉換器U)之該第-開咖或該第二開關1〇4可= 過適當之切換控制’提供降壓操作或昇壓操作(視該輸入 電壓Vln與該電池電祕之關係)。因此,在任-種操作 狀態下(降壓操作或昇壓操作),僅存在有該第-開關102 或該第二開關1()4為切換操作狀態,亦即,當降愿操作時 ’該第一開關m係為切換操作狀態(而該第二開關ι〇4传 為全截止操作狀態);當昇麼操作時,該第二開關1〇4係 為切換操作狀態(而該第-開關1〇2係為全導通或操作在 最大切換責任週期的狀態)。故此,有別㈣知技述所採 用之昇降壓式轉換器(buck_boost c〇nverter)係為多 100119795 表單編號A0101 第頁/共25 頁 1002033488-0 201251289 個開關同時切換操作。因此’本發明所揭露之該整合式 昇降壓轉換器ίο則有效地降低整體之切換損失,使得電 力轉換效率大大地提升。 [0023] 值知一'知^,當該充電電池20在使用過程中需要充電的情 況下’當該整合式昇降壓轉換器10之輸入電壓Vin接近該 充電電池20之電池電壓Vb時,例如該輸入電壓Vin所含之 漣波成份而造成該整合式昇降壓轉換器1〇提供該充電電 池20之充電電壓有時略高於該電池電壓Vb,有時略低於 該電、池電壓Vb之不穩定狀態《在此操作狀態下,無法單 獨僅使用一降壓式轉換器或昇壓式轉換器提供回授控制 〇 以輸出該充電電池20之電池電壓Vb所需之充電電壓準位 〇 [0024] 故此’本發明所揭露之該整合式昇降壓轉換器1 〇則採用 三種操作模式來簡化習知之兩級式DC/DC轉換器架構與克 服上述因充電電壓不穩定之充電操作。第一種操作模式 請參見第四圖C係為該整合式昇降壓轉換器操作於低電壓 差之第一實施例之電路圖。當該輸入電壓Vin接近於該充 〇 電電池20之電池電壓Vb時,亦即輸入電壓Vin與電池電壓 Vb兩個電壓差之絕對值不大時,該整合式昇降壓轉換器 10之該第一開關1 〇 2係為可透過一脈波寬度調變技術 (pulse width modulation,PWM)所控制其切換責任週 期(duty cycle),而該第二開關1〇4則為固定責任週期 (fixed duty cycle)之控制,如此,可透過對該第一 開關102提供回授控制,使該整合式昇降壓轉換器1〇之輸 出電壓Vout能準確地提供該充電電池2〇正常充電時所需 100119795 表單編號A0101 第12頁/共25頁 1002033488-0 201251289 之充電電壓準位。其中,上述之該低電壓差之數值範圍 則視該充電電池2〇在實際充電應用狀況下之設定。 [0025] Ο [0026] Ο [0027] 100119795 第一種操作模式請參見第四圖1)係為該整合式昇降壓轉換 盗操作於低電壓差之第二實施例之電路圖。該整合式昇 降壓轉換器10之該第二開關104係為可透過一脈波寬度調 變技術(pulse width modulati〇n,PWM)控制其切換責 任週期(duty cycle),而該第—開關1〇2則為固定責任 週期(fixed duty CyCie)之控制。如此,該整合式昇 降壓轉換器10係可透過對該第二開關1()4提供回授控制, 使該整合式昇降壓轉換器1Q之輸出電㈣以能準確地提 供該充電電池20正常充電時所需之充電電壓準位。其中 ,上述之該低電壓差之數值範圍則視該充電電池2〇在實 際充電應用狀況下之設定。 第三種操作模式請參見第四則係為該整合式昇降壓轉換 器操作於低電壓差之第三實施例之電路圖。該整合式昇' 降壓轉換器H)之該第-開關1()2與該第二開關iQ4°J為升可 透過-脈波寬度調變技術(pulse width⑽卜 t ion,PWM)做同步控制其切換責任週期Γ π、uul:y cycle)。 如此,該整合式昇降壓轉換器10可透過對該第一 與第一開關1 〇 4提供回授控制,使該替入々見 Q八昇降壓棘換器 1〇之輸出電壓Vout能準確地提供該充電電池 雷 時所需之充電電壓準位。其中,上述之該低常 值範圍則視該充電電池20在實際充電庫 电應用狀况下之設定 〇 綜上所述,本發明係具有以下之優點: 表單编號A0101 第13頁/共25頁 1002033488-0 201251289 [0028] [0029] 卜有別於習知技術所採用之兩級式DC/DC轉換器架構, 本發明所提供該整合式昇降壓轉換器能以減少電路元件 數量,進而降低電路元件使用與維護成本; 2、有別於習知技術所採用之兩級式DG/])G轉換器,本發 明所提供該整合式昇降壓轉換器能以因應電壓時高時低 變化而提供及時之交替切換控制; [0030] 3、该整合式昇降壓轉換器在任―種操作狀態下(降壓操 作或昇壓操作),僅存在有該第—簡或該第二開關為回 授控制切換操作狀態,亦可對該第_開關與該第二開關 做同步控制其切換責任週期,能以有效地降低整體之切 換損失,使得電力轉換效率大大地提升;及
[0031] 4、能透過對該整合式昇降壓轉換器之開關提供回授控制 ,以控制其切換責任週期(duty cyele),能以準確地提 供該充電電池正常充電時所需之充電電壓準位,而避免 因充電電壓過高導致過度充電使得該充電電池受到嚴重 破壞,甚轉炸;或者,因^電衫足導致不完全充 電而降低容量之異常操作。 〇 [0032] 惟,以上所述’僅為本發明較佳絲實施例之詳細說明 與圖式,惟本發明之特徵並不侷限於此,並非用以限制 本發明,本發明之所有範圍述之_請專利範圍為 準,凡合於本發明巾請專利_之精神與其類似變化之 實施例,皆應包含於本發明之料中,任何熟悉該項技 藝者在本發明之領域内,可輕易思及之變化<修飾皆可 涵蓋在以下本案之專利範圍。 100119795 表單編號A0101 第14頁/共25頁 1002033488-0 201251289 【圖式簡單說明】 [0033] 第一圖係為習知具有DC/DC轉換器之充電裝置之電路方塊 圖; [0034] 第二圖係為習知兩級式DC/DC轉換器之電路圖; [0035] 第三圖係為本發明充電裝置之整合式昇降壓轉換器之電 路圖; [0036] 第四圖A係為該整合式昇降壓轉換器於高電壓差之降壓操 作之電路圖; 〇 [0037] 第四圖B係為該整合式昇降壓轉換器於高電壓差之昇壓操 作之電路圖; \ [0038] 第四圖C係為該整合式昇降壓轉換器操作於低電壓差之第 一實施例之電路圖; [0039] 第四圖D係為該整合式昇降壓轉換器操作於低電壓差之第 二實施例之電路圖;及 #,、 [0040] 第四圖E係為該整合式昇降壓轉換器操作於低電壓差之第 ❹ 三實施例之電路圖。 【主要元件符號說明】 [0041] 〔習知技術〕 [0042] Vs交流電源 [0043] 10A充電裝置 [0044] 102A電磁干擾濾波器 [0045] 104A功率因數校正器 100119795 表單編號A0101 第15頁/共25頁 1002033488-0 201251289 [0046] 106ADC/DC 轉換器 [0047] 1 062A昇壓式轉換器 [0048] 1 064A降壓式轉換器 [0049] 2 0 A充電電池 [0050] Vi η輸入電壓 [0051] Vout輸出電壓 [0052] Vb電池電壓 [0053] 〔本發明〕 [0054] 10整合式昇降壓轉換器 [0055] 102第一開關 [0056] 104 第二開關 [0057] 106 第一二極體 [0058] 108 第二二極體 [0059] 11 0 電感 [0060] 11 2 電容 [0061] 20充電電池 [0062] Vi η輸入電壓 [0063] Vout輸出電壓 [0064] Vb電池電壓 100119795 表單編號A0101 第16頁/共25頁 1002033488-0

Claims (1)

  1. 201251289 七、申請專利範圍: 1 . 一種充電裝置之整合式昇降壓轉換器,係接收一直流輸入 電壓並透過轉換該直流輸入電壓之電壓準位,以提供一輸 出電壓對一充電電池充電;該整合式昇降壓轉換器係包含 一第一開關,係具有一第一端與一第二端; 一第一二極體,係具有一陽極與一陰極,並且,該第一二 極體之該陰極係電性連接該第一開關之該第二端; 一電感,係具有一第一端與一第二端,並且,該電感之該 〇 第一端係電性連接該第一開關之該第二端與該第一二極體 之該陰極; 一第二開關,係具有一第一端與一第二端,並且,該第二 開關之該第一端係電性連接該電感之談第二端; 一第二二極體,係具有一陽極與一陰極,並且,該第二二 極體之該陽極係電性連接該電感之該第二端與該第二開關 之該第一端; 0 —電容,係具有一第一端與一第二端,並且,該電容之該 第一端係電性連接該第二二極體之該陰極;此外,該電容 之該第二端係電性連接該第二開關之該第二端與該第一二 極體之該陽極; 其中,該第一開關之該第一端與該第一二極體之該陽極係 為該雙埠架構之整合式昇降壓轉換器之輸入側,以接收該 輸入電壓;此外,該電容之該第一端與該電容之該第二端 係為該雙埠架構之整合式昇降壓轉換器之輸出侧,以提供 該輸出電壓,對該充電電池充電; 100119795 表單編號A0101 第17頁/共25頁 1002033488-0 201251289 藉此,透過控制該第一開關與該第二開關,使該整合式昇 降壓轉換器可提供昇壓與降壓之轉換功能,能以準確地提 供該充電電池正常充電時所需之充電電壓準位。 2 .如申請專利範圍第1項之充電裝置之整合式昇降壓轉換器 ,其中當該輸入電壓高於該充電電池之電池電壓時,該第 一開關係為切換操作狀態而該第二開關係為全截止操作狀 態,藉由透過控制該第一開關之切換責任週期(duty cycle)以降低該整合式昇降壓轉換器之輸出電壓,以提 供該充電電池正常充電時所需之充電電壓準位。 3 .如申請專利範圍第1項之充電裝置之整合式昇降壓轉換器 ,其中當該輸入電壓低於該充電電池之電池電壓時,該第 一開關係為全導通或操作在最大切換責任週期的狀態而該 第二開關係為切換操作狀態,藉由透過控制該第二開關之 切換責任週期(duty cycle)以提高該整合式昇降壓轉換 器之輸出電壓,以提供該充電電池正常充電時所需之充電 電壓準位。 4.如申請專利範圍第1項之充電裝置之整合式昇降壓轉換器 ,其中該輸入電壓接近於該充電電池之電池電壓時,該第 一開關係為切換操作狀態而該第二開關係為固定責任週期 之操作狀態,藉由透過控制該第一開關之切換責任週期以 降低該整合式昇降壓轉換器之輸出電壓,以提供該充電電 池正常充電時所需之充電電壓準位。 5 .如申請專利範圍第1項之充電裝置之整合式昇降壓轉換器 ,其中該輸入電壓接近於該充電電池之電池電壓時,該第 一開關係為固定責任週期之操作狀態而該第二開關係為切 換操作狀態,藉由透過控制該第二開關之切換責任週期以 100119795 表單編號 A0101 第 18 頁/共 25 頁 1002033488-0 201251289 提高該整合式昇降壓轉換器之輸出電壓,以提供該充電電 池正常充電時所需之充電電壓準位。 如申請專利範圍第1項之充電裝置之整合式昇降壓轉換器 ,其中該輸入電壓接近於該充電電池之電池電壓時,該第 一開關與該第二開關係為切換操作狀態,藉由透過同步控 制該第一開關與該第二開關之切換責任週期,以提供該充 電電池正常充電時所需之充電電壓準位。 Ο 如申請專利範圍第2項之充電裝置之整合式昇降壓轉換器 ,其中該第一開關之切換責任週期係透過一脈波寬度調變 技術(pulse width modulation, PWM)所控制。 如申請專利範圍第3項之充電裝置之整合式昇降壓轉換器 ,其中該第二開關之切換責任週期係透過一脈波寬度調變 技術(pulse width modulation, PWM)所控制。 如申請專利範圍第4項之充電裝置之整合式昇降壓轉換器 ,其中該第一開關之切換責任週期係透過一脈波寬度調變 技術(pulse width modulation, PWM)所控制。 ίο . G 11 . 如申請專利範圍第5項之充電裝置之整合式昇降壓轉換器 ,其中該第二開關之切換責任週期係透過一脈波寬度調變 技術(pulse width modulation, PWM)所控制。 如申請專利範圍第6項之充電裝置之整合式昇降壓轉換器 ,其中該第一開關與該第二開關之切換責任週期係透過一 脈波寬度調變技術(pulse width modulation, PWM)所 控制。 100119795 表單編號A0101 第19頁/共25頁 1002033488-0
TW100119795A 2011-06-07 2011-06-07 Integrated buck/boost converter of charging apparatus TW201251289A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW100119795A TW201251289A (en) 2011-06-07 2011-06-07 Integrated buck/boost converter of charging apparatus
US13/243,636 US20120313572A1 (en) 2011-06-07 2011-09-23 Integrated buck-boost converter of charging apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW100119795A TW201251289A (en) 2011-06-07 2011-06-07 Integrated buck/boost converter of charging apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201251289A true TW201251289A (en) 2012-12-16

Family

ID=47292617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100119795A TW201251289A (en) 2011-06-07 2011-06-07 Integrated buck/boost converter of charging apparatus

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20120313572A1 (zh)
TW (1) TW201251289A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105518968A (zh) * 2013-09-09 2016-04-20 苹果公司 通用电源适配器

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9335780B1 (en) * 2013-01-07 2016-05-10 Lockheed Martin Corporation Input range expander for power supplies
KR20140097628A (ko) * 2013-01-28 2014-08-07 삼성에스디아이 주식회사 배터리 온도 제어 시스템 및 그 제어 방법
KR101509910B1 (ko) * 2013-08-26 2015-04-06 현대자동차주식회사 플러그-인 하이브리드 자동차 및 전기자동차의 충전 제어 방법
US20150137740A1 (en) * 2013-11-13 2015-05-21 Khalid Mike Allos System and Method for Mobile Charging
JPWO2016013451A1 (ja) * 2014-07-22 2017-04-27 ローム株式会社 充電回路およびそれを利用した電子機器、充電器
KR102381085B1 (ko) 2015-02-27 2022-04-01 삼성전자주식회사 전압 컨버터, 그것을 갖는 충전 집적회로 및 전자 장치, 및 그것의 배터리 충전 방법
CN105846503B (zh) * 2016-05-16 2018-08-28 深圳市富满电子集团股份有限公司 一种便携式设备及其内部驱动装置
MX2018015052A (es) * 2016-06-09 2019-05-13 Incell Int Ab Modulo de bateria y metodo realizado en este.
CN108183611B (zh) * 2017-12-26 2019-12-06 成都芯源系统有限公司 一种双向开关电路的控制装置和方法
US11258288B2 (en) * 2019-02-11 2022-02-22 Infineon Technologies Austria Ag Circuit for inducing multi-directional current in a battery
US11594969B2 (en) 2020-12-30 2023-02-28 Astec International Limited Non-inverting buck-boost converter
CN113437775A (zh) * 2021-07-01 2021-09-24 深圳市德兰明海科技有限公司 一种防反接电路及储能逆变器

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007097361A (ja) * 2005-09-30 2007-04-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 昇降圧コンバータ
US8089254B2 (en) * 2008-12-17 2012-01-03 Illinois Institute Of Technology Digital control of power converters
EP2367275B2 (en) * 2010-03-18 2020-12-23 MARICI Holdings The Netherlands B.V. Non-isolated DC - DC converter for solar power plant

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105518968A (zh) * 2013-09-09 2016-04-20 苹果公司 通用电源适配器

Also Published As

Publication number Publication date
US20120313572A1 (en) 2012-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201251289A (en) Integrated buck/boost converter of charging apparatus
CN107284273B (zh) 一种集成dc/dc转换器的车载充电机主电路及其控制
JP7185336B2 (ja) プリチャージ可能なdcdc変換回路
KR101553747B1 (ko) 전기 자동차용 인버터-충전기 통합장치
AU2011226232B2 (en) Device for converting electric energy and method for operating such a device
TW201349724A (zh) 電源轉換器及其控制方法
TW201242215A (en) Charging apparatus of mobile vehicle
TW201230601A (en) Charging apparatus with alternating current- and direct current- charging functions for mobile vehicle
JP2018170930A (ja) 電力変換装置、電力変換システム
CN102904302A (zh) 高效率的太阳能充电装置及其充电方法
CN102820775A (zh) 充电装置的整合式升降压转换器
WO2013035801A1 (ja) 蓄電システム、充放電回路、及び系統連系装置
CN105846532A (zh) 不间断电源及其控制方法
JP2015012805A (ja) 昇圧型直流の電気エネルギー出力制御回路装置
CN104270085A (zh) 一种太阳能光伏发电系统中的dc/dc变换电路
CN110034681A (zh) 一种交错并联zvzcs高升压dc/dc变换器
CN106787900B (zh) 升压并网逆变器及其控制方法
TWI551024B (zh) 交流-直流電力轉換裝置及其控制方法
CN100499950C (zh) 自适应输出的白光发光二极管的驱动器
CN104734512B (zh) 一种燃料电池dc/dc变换装置及其控制方法
JP2017123703A (ja) Dcdcコンバータ
CN201438672U (zh) Dc-dc直流电源电路
Chen et al. A isolated bidirectional interleaved flyback converter for battery backup system application
CN106803684B (zh) 宽输入并网逆变器的控制方法
CN111541371A (zh) 一种面向新能源应用的直流电能生成电路