升降压型直流转换器
阅读：895发布：2020-05-15
专利汇可以提供升降压型直流转换器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种升降压型直流转换器，可达成零涟波 电压 特性；所谓零涟波电压于工程上代表接近零的极低的涟波电压。升降压型直流转换器包含涟波消除电感器、 电能 隔离及转换单元、功率 开关 、第一电感器、第一电容器、第二电容器及整流元件。电能隔离及转换单元电连接于涟波消除电感器并包含多个线圈，所述线圈将升降压型直流转换器区分为输入级及输出级。功率开关、第一电感器及第一电容器位于输入级并分别电连接于电能隔离及转换单元。第二电容器及整流元件位于输出级并分别电连接于电能隔离及转换单元。，下面是升降压型直流转换器专利的具体信息内容。
1.一种升降压型直流转换器，连接于一电源及一负载之间，其特征在于，该升降压型直流转换器包含：
一涟波消除电感器；
一电能隔离及转换单元，电连接于该涟波消除电感器，该电能隔离及转换单元包含多个线圈，该多个线圈使该升降压型直流转换器区分为相互电气隔离的一输入级及一输出级，其中该输入级连接于该电源，该输出级连接于该负载；
一功率开关，位于该输入级并电连接于该电能隔离及转换单元；
一第一电感器，位于该输入级并电连接于该电能隔离及转换单元及该功率开关；
一第一电容器，位于该输入级并电连接于该电能隔离及转换单元及该功率开关；
一第二电容器，位于该输出级并电连接于该电能隔离及转换单元；
一整流元件，位于该输出级并电连接于该电能隔离及转换单元及该第二电容器；
一输出电容器，位于该输出级，该输出电容器电连接于该电能隔离及转换单元、该第二电容器、该整流元件及该负载，
其中，当该功率开关导通时，该整流元件截止，该涟波消除电感器及该第一电感器配合分配该电源提供的电力，借以降低传递至该负载的电力的涟波值，当该功率开关截止时，该整流元件导通，该涟波消除电感器及该第一电容器配合分配该电源提供的电力，借以降低传递至该负载的电力的涟波值；
其中，该多个线圈包含一第一线圈、一第二线圈、一第三线圈及一第四线圈，该第一线圈及该第二线圈串联连接并位于该升降压型直流转换器与该电源相连接的该输入级，该第三线圈及该第四线圈串联连接并位于该升降压型直流转换器与该负载相连接的该输出级；
其中，当该升降压型直流转换器操作于一第一工作模式时：该功率开关导通，该整流元件截止，该电源产生的电力在该输入级形成一第一电流路径、一第二电流路径及一第三电流路径，其中该第一电流路径形成于该电源、该涟波消除电感器、该功率开关及该第一电感器之间，该第二电流路径形成于该第一线圈、该第一电容器及该功率开关之间，该第三电流路径形成于该第二线圈及该第一电感器之间，借此，该电源提供的电力传递至该第一线圈及该第二线圈，并耦合至该第三线圈及该第四线圈；耦合至该输出级的电力在该第二电容器、该第三线圈、该第四线圈及该输出电容器之间形成一第四电流路径，该输出电容器同时也提供电力给该负载使用；当该功率开关导通时，该涟波消除电感器与该第一电感器配合分配该电源提供的电力，借以降低形成于该第一电感器上的电压降，进而降低涟波；
其中，当该升降压型直流转换器操作于一第二工作模式时：该功率开关截止，该整流元件导通，该电源产生的电力在该输入级形成一第五电流路径及一第六电流路径，其中该第五电流路径形成在该电源、该涟波消除电感器、该第一电容器、该第一线圈及该第一电感器之间，该第六电流路径形成在该第二线圈及该第一电感器之间，借此，该电源提供的电力传递至该第一线圈及该第二线圈，并耦合至该第三线圈及该第四线圈；耦合至该输出级的电力形成一第七电流路径及一第八电流路径，其中该第七电流路径形成于该第三线圈、该第二电容器及该整流元件之间，该第八电流路径形成于该整流元件、该第四线圈及该输出电容器之间，该输出电容器同时也提供电力给该负载使用；当该功率开关截止时，该涟波消除电感器与该第一电容器配合分配该电源提供的电力，借以降低形成于该第一电感器上的电压降，进而降低涟波。
2.如权利要求1所述的升降压型直流转换器，其特征在于，该涟波消除电感器位于该输入级，并电连接于该电源、该功率开关及该第一电容器。
3.如权利要求2所述的升降压型直流转换器，其特征在于，还包含：
一第二电感器，位于该输出级，该第二电感器的一端连接该第二电容器及该整流元件，另一端连接于该负载；以及
一第三电容器，位于该输入级，该第三电容器的一端连接于该涟波消除电感器、该第一电容器及该功率开关，另一端连接于该电源及该电能隔离及转换单元。
4.如权利要求1所述的升降压型直流转换器，其特征在于，该涟波消除电感器位于该输入级，并电连接于该电源及该第一电感器。
5.如权利要求1、2、3或4所述的升降压型直流转换器，其特征在于，该多个线圈配合构成二变压器。
6.如权利要求1、2、3或4所述的升降压型直流转换器，其特征在于，该多个线圈配合构成一中心抽头变压器。
7.如权利要求1所述的升降压型直流转换器，其特征在于，该整流元件为二极管或金属氧化物半导体场效应晶体管。
升降压型直流转换器
技术领域
[0001] 本发明涉及一种升降压型转换器，特别是一种于升降压型直流转换器。
背景技术
[0002] 随着消费类电子产品市场的迅速发展，可携式电子产品不断向小型化、轻型化转变，产品的体积变小使得其电池的体积和容量也随之减小。这就要求尽可能地提高此类产品供电模块的转换效率，减小功耗，并使其能在较宽的电池电压变化范围内提供稳定的输出电压，以便延长电池的使用时间。能在宽输入范围下工作的升降压变换器被广泛用于此类场合。
[0003] 请参照图1，其为现有技术的升降压型直流转换器的电路图。在图1中，升降压型直流转换器连接于电源Vin及负载RL之间，并包含功率开关Q、电感器L、二极体2及输出电容器Co。功率开关Q为金属氧化物半导体场效应晶体管，其漏极连接电源Vin的高电力准位端，源极连接于二极管2的阴极，功率开关Q的漏源极间具有本体二极管1。电感器L的一端连接于功率开关Q的源极及二极管2的阴极，另一端连接于电源Vin的低电力准位端。输出电容器Co与负载RL并联，且其一端还连接于二极管2的阳极，另一端还连接于电源Vin的低电力准位端。通过控制功率开关的工作周期，可以让输出电力调整为较电源输入的电力高或低的固定输出电力。
[0004] 虽然图1所示现有技术的升降压型直流转换器具备电路简易及成本低的特点，然其输出的电力却具有高涟波让输出电力不稳定，进而影响连接在其后端的负载的操作。
发明内容
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供了一种升降压型直流转换器，包含涟波消除电感器、电能隔离及转换单元、功率开关、第一电感器、第一电容器、第二电容器、整流元件、输出电容器。电能隔离及转换单元电连接于涟波消除电感器，电能隔离及转换单元包含多个线圈，所述线圈使升降压型直流转换器区分为相互电气隔离的输入级及输出级，其中输入级连接于电源，该输出级连接于负载。功率开关位于输入级并电连接于电能隔离及转换单元；第一电感器位于输入级并电连接于电能隔离及转换单元及功率开关；第一电容器位于输入级并电连接于电能隔离及转换单元及功率开关；第二电容器位于输出级并电连接于电能隔离及转换单元；整流元件位于输出级并电连接于电能隔离及转换单元及第二电容器；输出电容器位于输出级并电连接于电能隔离及转换单元、第二电容器、整流元件及负载。
[0007] 当功率开关导通时，整流元件截止，涟波消除电感器及第一电感器配合分配电源提供的电力，借以降低传递至负载的电力的涟波值；当功率开关截止时，整流元件导通，涟波消除电感器及第一电容器配合分配电源提供的电力，借以降低传递至负载的电力的涟波值。
[0008] 本发明的技术效果在于：
[0009] 达到降低升降压型直流转换器输出涟波的效果。
附图说明
[0011] 图1为现有技术的升降压型直流转换器的电路图；
[0012] 图2为依照本发明第一实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图；
[0013] 图3为依照本发明第一实施方式的一种升降压型直流转换器操作于第一工作模式的示意图；
[0014] 图4为依照本发明第一实施方式的一种升降压型直流转换器操作于第二工作模式的示意图。
[0015] 图5为依照本发明第二实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图；
[0016] 图6为依照本发明第三实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图；
[0017] 图7为依照本发明第四实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图；
[0018] 图8为依照本发明第五实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图；
[0019] 图9为依照本发明第六实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图；
[0020] 图10为依照本发明第七实施方式的一种升降压型直流转换器操作于第一工作模式的示意图；
[0021] 图11为依照本发明第七实施方式的一种升降压型直流转换器操作于第二工作模式的示意图；
[0022] 图12为依照本发明第八实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图；
[0023] 图13为依照本发明第九实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图；
[0024] 图14为依照本发明第十实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图；
[0025] 图15为依照本发明第十一实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图；
[0026] 图16为依照本发明第十二实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图；
[0027] 图17为依照本发明第十三实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图；
[0028] 图18为依照本发明第十四实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图；以及[0029] 图19为依照本发明第十五实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图。
[0030] 其中，附图标记
[0031] 1、104、D 本体二极管
[0032] 2 二极管
[0033] 10 升降压型直流转换器
[0034] 100、100_1、100_n 涟波消除电感器
[0035] 102、102_1、102_n 整流元件
[0036] C1 第一电容器
[0037] C2、C2_1、C2_n 第二电容器
[0038] Co、Co_1、Co_n 输出电容器
[0039] L1 第一电感器
[0040] L2 第二电感器
[0041] Q 功率开关
[0042] RL 负载
[0043] TR 变压器
[0044] TR1 第一变压器
[0045] TR2 第二变压器
[0046] Vin 电源
[0047] W1 第一线圈
[0048] W2 第二线圈
[0049] W3 第三线圈
[0050] W4 第四线圈
具体实施方式
[0051] 下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
[0052] 配合参阅图2，其为依照本发明第一实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图。升降压型直流转换器10连接于电源Vin及负载RL之间，并包含电能隔离及转换单元(未另标号)、涟波消除电感器100、功率开关Q、第一电感器L1、整流元件102、第一电容器C1、第二电容器C2及输出电容器Co。
[0053] 电能隔离及转换单元包含多个线圈，如图2所示的电能隔离及转换单元包含第一至第四线圈W1～W4；其中，第一线圈W1及第二线圈W2串联连接并位于升降压型直流转换器10与电源Vin相连接的一侧(以下称输入级)，第三线圈W3及第四线圈W4串联连接并位于升降压型直流转换器与负载RL相连接的一侧(以下称输出级)，第一线圈W1及第三线圈W3互相耦合使形成第一变压器TR1，第二线圈W2及第四线圈W4互相耦合使形成第二变压器TR2。
[0054] 涟波消除电感器100、功率开关Q、第一电容器C1及第一电感器L1位于输入级。功率开关Q可例如为图1所示的N型金属氧化物半导体场效应晶体管，然实际实施时并不以此限。涟波消除电感器100的一端电连接于电源Vin，另一端电连接于功率开关Q的漏极及第一电容器C1的一端；而第一电容器C1的另一端连接于第一线圈W1非与第二线圈W2相连接的一端。
[0055] 功率开关Q的源极连接于第一线圈W1及第二线圈W2之间，栅极可例如是连接于控制器(图未示)，并接受控制器输出的控制信号而进行导通(Turn-on)或截止(Turn-off)。功率开关Q的漏极及源极之间可例如并联有二极管D，二极管D可例如为功率开关Q的本体二极管(Body Diode)。第一电感器L1的一端连接于功率开关Q的源极及第二线圈W2与第一线圈W1相连接的一端；另一端连接于电源Vin的负端及第二线圈W2非与第一线圈W1相连接的一端。
[0056] 第二电容器C2、整流元件102及输出电容器Co分别位于输出级。输出电容器Co与负载RL并联连接。第二电容器C2电连接于第三线圈W3非与第四线圈W4相连接的一端，另一端电连接于输出电容器Co。如图2所示，整流元件102为二极管，其阴极连接于第三线圈W3及第四线圈W4之间，阳极电连接于第二电容器C2及输出电容器Co。
[0057] 在此要特别说明的是，整流元件102除了可以使用如图2所示的二极管来实现，也可以使用如图5所示的N型金属氧化物半导体场效应晶体管来实现；其中，图5为依照本发明第二实施方式的升降压型直流转换器的电路图。在图5中，整流元件102的漏极连接于第三绕组W3及第四绕组W4之间，源极连接于第二电容器C2及输出电容器Co，栅极可以连接至一控制器(图未示)，并接受控制器输出控制信号以进行导通或截止的切换。整流元件102的漏源极之间还可以并联有二极管D，且二极管D的阴极连接于整流元件102的漏极，阳极连接于整流元件102的源极。在图5中，升降压型直流转换器10的输入级各元件的连接方式皆相同于图2所示的升降压型直流转换器10，且图5所示的升降压型直流转换器至少可以达到与图2所示的升降压型直流转换器相同的功能(详见后述)。
[0058] 请参阅图3，其为依照本发明第一实施方式的升降压型直流转换器于第一工作模式的电流路径示意图。当升降压型直流转换器10操作于第一工作模式时，功率开关Q导通，整流元件102截止。此时电源Vin产生的电力在输入级形成三电流路径，其中一路径形成于电源Vin、涟波消除电感器100、功率开关Q及第一电感器L1之间，另一路径形成于第一线圈W1、第一电容器C1及功率开关Q之间，最后一路径形成于第二线圈W2及第一电感器L1之间。借此，电源Vin提供的电力可传递至第一线圈W1及第二线圈W2，并耦合至第三线圈W3及第四线圈W4。
[0059] 耦合至输出级的电力会在第二电容器C2、第三绕组W3、第四绕组W4及输出电容器Co之间形成单一电流路径，输出电容器Co同时也提供电力给负载RL使用。
[0060] 简言之，当功率开关Q导通时，涟波消除电感器100与第一电感器L1配合分配电源Vin提供的电力，借以降低形成于第一电感器L1上的电压降，进而达到降低涟波的效果。
[0061] 请参阅图4，其为依照本发明第一实施方式的升降压型直流转换器于第二工作模式的电流路径示意图。当升降压型直流转换器10操作于第二工作模式时，功率开关Q截止，整流元件102导通。此时电源Vin产生的电力在输入级形成二电流路径，其中之一电流路径形成在电源Vin、涟波消除电感器100、第一电容器C1、第一线圈W1及第一电感器L1之间，另一电流路径形成在第二线圈W2及第一电感器L1之间。借此，电源Vin提供的电力可传递至第一线圈W1及第二线圈W2，并耦合至第三线圈W3及第四线圈W4。
[0062] 耦合至输出级的电力亦形成二电流路径，其中之一电流路径形成于第三线圈W3、第二电容器C2及整流元件102之间，另一电流路径形成于整流元件102、第四线圈W4及输出电容器Co之间，输出电容器Co同时也提供电力给负载RL使用。
[0063] 简言之，当功率开关Q截止时，涟波消除电感器100与第一电容器C1配合分配电源Vin提供的电力，借以降低形成于第一电感器L1上的电压降，进而达到降低涟波的效果。
[0064] 请参阅图6，其为依照本发明第三实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图。如图6所示，升降压型直流转换器10连接于电源Vin及负载RL之间，并包含电能隔离及转换单元(未另标号)、涟波消除电感器100、功率开关Q、第一电感器L1、整流元件102、第一电容器C1、第二电容器C2及输出电容器Co。
[0065] 电能隔离及转换单元包含第一至第四线圈W1～W4；其中，第一线圈W1及第二线圈W2串联连接并位于升降压型直流转换器10与电源Vin相连接的一侧(以下称输入级)，第三线圈W3及第四线圈W4串联连接并位于升降压型直流转换器与负载RL相连接的一侧(以下称输出级)，第一线圈W1及第三线圈W3互相耦合使形成第一变压器TR1，第二线圈W2及第四线圈W4互相耦合使形成第二变压器TR2。
[0066] 涟波消除电感器100、功率开关Q、第一电容器C1及第一电感器L1位于输入级。功率开关Q的漏极连接于电源Vin正端，源极连接于第一线圈W1及第二线圈W2之间，栅极可例如是连接于控制器(图未示)，并接受控制器输出的控制信号以进行导通或截止。
[0067] 第一电容器C1的一端连接于功率开关Q的漏极，另一端连接于第一线圈W1非与第二线圈W2相连接的一端。第一电感器L1的一端连接于功率开关Q的源极及第一线圈W1与第二线圈W2之间，另一端连接于第二线圈W2非与第一线圈W1相连接的一端。涟波消除电感器100的一端连接于第一电感器L1及第二线圈W2非与第一线圈W1相连接的一端，另一端连接于电源Vin负端。
[0068] 图6所示的升降压型直流转换器10的输出级的连接方式相同于图2所示的第一实施方式的升降压型直流转换器10，在此不予赘述，且图6所示的升降压型直流转换器10至少可以达到如图2所示的升降压型直流转换器所具备的降低涟波电压的效果。
[0069] 请参阅图7，其为依照本发明第四实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图。如图7所示，升降压型直流转换器10包含第一线圈W1及第二线圈W2；其中，第一线圈W1位于升降压型直流转换器10与电源Vin相连接的一侧(以下称输入级)，第二线圈W2位于升降压型直流转换器与负载RL相连接的一侧(以下称输出级)，第一线圈W1及第二线圈W2互相耦合使形成中心抽头变压器TR。借此，虽然会增加电能隔离及转换单元的制作工艺的复杂度，却可以有效地缩小升降压型直流转换器10的整体体积。
[0070] 涟波消除电感器100、功率开关Q、第一电容器C1及第一电感器L1位于输入级，其中图7所示的功率开关Q为N型金属氧化物半导体场效应晶体管。第一线圈W1的一端连接于第一电容器C1，另一端连接于电源Vin负端，中心抽头端连接于功率开关的源极。
[0071] 功率开关Q的漏极电连接于第一电容器C1非与第一线圈W1连接的一端，栅极可以连接于控制器，如此一来，功率开关Q可接受控制器输出的控制信号以进行导通或截止的切换。涟波消除电感器100的一端电连接于电源Vin正端，另一端电连接于功率开关Q的漏极。第一电感器L1的一端连接于第一线圈W1的中心抽头端，另一端连接于第一线圈W1非与功率开关Q相连接的一端及电源Vin负端。
[0072] 第二电容器C2、整流元件102及输出电容器Co分别位于输出级。输出电容器Co与负载RL并联连接。第二电容器C2电连接于第二线圈W2的一端，另一端电连接于输出电容器Co。整流元件102的阴极连接于第二线圈W2的中心抽头端，阳极电连接于第二电容器C2及输出电容器Co。第二线圈W2的另一端电连接于输出电容器Co非与整流元件102阳极连接的一端。
[0073] 本实施方式的升降压式直流转换器的操作模式相同于前述第一实施方式的升降压式直流转换器的操作模式，在此不与赘述；且本实施方式的升降压式直流转换器也可以达到降低涟波电压的效果。
[0074] 请参阅图8，其为依照本发明第五实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图。图8所示的升降压型直流转换器10的输出级是由多组图2所示的升降压型直流转换器10的输出级所组成，并可供输出电力于多个负载RL_1～RL_n。
[0075] 如图8所示，升降压型直流转换器10位于电源Vin及负载RL之间。升降压型直流转换器10包含电能隔离及转换单元(未另标号)、涟波消除电感器100、功率开关Q、第一电感器L1、第一电容器C1、第二电容器C2_1～C2_n、二极管102_1～102_n及输出电容器Co_1～Co_n。
[0076] 电能隔离及转换单元包含多个线圈，其中之二线圈W1及W2串联连接并位于升降压型直流转换器10与电源Vin相连接的一侧(以下称输入级)，其他线圈W3_1～W3_n以及W4_1～W4_n位于升降压型直流转换器与负载RL_1～RL_n相连接的一侧(以下称输出级)。如图8所示，线圈W3_1及W4_1串联连接，线圈W3_n及W4_n串联连接。线圈W1及第三线圈W3_1～W3_n互相耦合使形成第一变压器TR1，线圈W2及线圈W4_1～W4_n互相耦合使形成第二变压器TR2。
[0077] 涟波消除电感器100、功率开关Q、第一电容器C1及第一电感器L1位于输入级。涟波消除电感器100的一端电连接于电源Vin正端，另一端电连接于功率开关Q的漏极。第一电容器C1的一端连接于第一线圈W1非与第二线圈W2相连接的一端，另一端连接于功率开关Q的漏极。
[0078] 功率开关Q的源极连接于第一线圈W1及第二线圈W2之间，栅极可例如是连接于控制器(图未示)，并接受控制器输出的控制信号以进行导通或截止。第一电感器L1的一端连接于功率开关Q的源极，另一端连接于第二线圈W2非与第一线圈W1连接的一端及电源Vin负端。
[0079] 第二电容器C2_1～C2_n、整流元件102_1～102_n及输出电容器Co_1～Co_n分别位于输出级。每个输出电容器Co_1～Co_n与其中的一负载RL_1～RL_n并联连接。每个第二电容器C2_1～C2_n电连接于线圈W3_1～W3_n非与线圈W4_1～W4_n相连接的一端，另一端电连接于其中的一输出电容器Co_1～Co_n。每个整流元件102_1～102_n的阴极连接于线圈W3_1～W3_n及线圈W4_1～W4_n之间，阳极电连接于第二电容器C2_1～C2_n及负载RL_1～RL_n。
[0080] 本实施方式的每个升降压式直流转换器的输出级的操作模式相同于前述第一实施方式的升降压式直流转换器的输出级的操作模式，在此不与赘述；且本实施方式的升降压式直流转换器也可以达到降低涟波电压的效果。
[0081] 请参阅图9，其为依照本发明第六实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图。图9所示的升降压型直流转换器10与图2所示的升降压型直流转换器10类似，其差异处在于图9所示升降压型直流转换器10还包含第二电感器L2及第三电容器C3。
[0082] 第三电容器C3设于升降压型直流转换器10的输入端，第三电容器C3的一端连接于涟波消除电感器100及功率开关Q的漏极，另一端连接于第二线圈W2非与第一线圈W1相连接的一端。第三电容器C3用以使升降压型直流转换器10的输入涟波更小的效果。
[0083] 第二电感器L2设于升降压型直流转换器10的输出端，第二电感器L2的一端连接于第二电容器C2及整流元件102的阳极，另一端连接于输出电容器Co及负载RL。第二电感器L2让升降压型直流转换器的输出端具有零涟波的效果。本实施方式的升降压式直流转换器的操作模式相同于前述第一实施方式的升降压式直流转换器的操作模式，在此不与赘述；图9所示的升降压型直流转换器10至少可以达到如图2所示的升降压型直流转换器10所具备的降低涟波电压的效果。
[0084] 请参阅图10，其为依照本发明第七实施方式的一种升降压型直流转换器操作于第一工作模式的示意图。在图10中，升降压型直流转换器10连接于电源Vin及负载RL之间，并包含电能隔离及转换单元(未另标号)、涟波消除电感器100、功率开关Q、第一电感器L1、整流元件102、第一电容器C1、第二电容器C2及输出电容器Co。
[0085] 电能隔离及转换单元包含第一至第四线圈W1～W4；在图10中，第一线圈W1及第二线圈W2串联连接并位于升降压型直流转换器10与电源Vin相连接的一侧(以下称输入级)，第三线圈W3及第四线圈W4串联连接并位于升降压型直流转换器与负载RL相连接的一侧(以下称输出级)，第一线圈W1及第三线圈W3互相耦合使形成第一变压器TR1，第二线圈W2及第四线圈W4互相耦合使形成第二变压器TR2。
[0086] 功率开关Q、第一电容器C1及第一电感器L1位于输入级。功率开关Q可例如为N型金属氧化物半导体场效应晶体管，且其漏极连接于电源Vin正端，源极连接于第一线圈W1及第二线圈W2之间，栅极可例如是连接于控制器(图未示)，并接受控制器输出的控制信号以进行导通或截止。第一电容器C1的一端连接于第一线圈W1非与第二线圈W2相连接的一端，另一端连接于功率开关Q的漏极。功率开关Q的漏源之间可例如并联二极管D。第一电感器L1的一端连接于功率开关Q的源极，另一端连接于第二线圈W2非与第一线圈W1连接的一端及电源Vin负端。
[0087] 第二电容器C2、涟波消除电感器100、整流元件102及输出电容器Co分别位于输出级。输出电容器Co与负载RL并联连接。第二电容器C2电连接于第三线圈W3非与第四线圈W4相连接的一端，另一端连接于整流元件102的阳极。整流元件102为二极管，其阴极连接于第三线圈W3及第四线圈W4之间，阳极电连接于涟波消除电感器100的一端。而涟波消除电感器100的另一端连接于输出电容器Co非与第四线圈W4相连接的一端。
[0088] 在此要特别说明的是，整流元件102除了可以使用如图10所示的二极管来实现，也可以使用如图12所示的N型金属氧化物半导体场效应晶体管来实现；其中，图12为依照本发明第八实施方式的升降压型直流转换器的电路图。整流元件102的漏极连接于第三绕组W3及第四绕组W4之间，源极连接于第二电容器C2及涟波消除电感器100，栅极可以连接至控制器(图未示)，并接受控制器输出控制信号以进行导通或截止的切换；整流元件102的漏源极间可例如并联本体二极管104。
[0089] 复参阅图10，当升降压型直流转换器10操作于第一工作模式时，功率开关Q导通，整流元件102截止。此时电源Vin产生的电力在输入级形成三电流路径，其中一路径形成于电源Vin、功率开关Q及第一电感器L1之间，另一路径形成于第一线圈W1、第一电容器C1及功率开关Q之间，最后一路径形成于第二线圈W2及第一电感器L1之间。借此，电源Vin提供的电力可传递至第一线圈W1及第二线圈W2，并耦合至第三线圈W3及第四线圈W4。
[0090] 耦合至输出级的电力会在第二电容器C2、第三绕组W3、第四绕组W4、输出电容器Co及涟波消除电感器100之间形成单一电流路径，输出电容器Co同时也提供电力给负载RL使用。
[0091] 请参阅图11，其为依照本发明第七实施方式的升降压型直流转换器于第二工作模式的电流路径示意图。当升降压型直流转换器10操作于第二工作模式时，功率开关Q截止，整流元件102导通。此时电源Vin产生的电力在输入级形成二电流路径，其中的一电流路径形成在电源Vin、第一电容器C1、第一线圈W1及第一电感器L1之间，另一电流路径形成在第二线圈W2及第一电感器L1之间。借此，电源Vin提供的电力可传递至第一线圈W1及第二线圈W2，并耦合至第三线圈W3及第四线圈W4。
[0092] 耦合至输出级的电力亦形成二电流路径，其中的一电流路径形成于第三线圈W3、第二电容器C2及整流元件102之间，另一电流路径形成于涟波消除电感器100、整流元件102、第四线圈W4及输出电容器Co之间，输出电容器Co同时也提供电力给负载RL使用。
[0093] 请参阅图13，其为依照本发明第九实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图。图13所示的升降压型转换器的电能隔离单元及输入级电路的连接方式相同于图10所示的升降压型转换器，其差异在于图13所示的涟波消除电感器100是连接在第四线圈W4非与第三线圈W3相连接的一端以及输出滤波器Co之间。
[0094] 本实施方式的升降压式直流转换器的操作模式相同于前述第七实施方式的升降压式直流转换器的操作模式，在此不与赘述；且本实施方式的升降压式直流转换器也可以达到降低涟波电压的效果。
[0095] 请参阅图14，其为依照本发明第十实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图。图14所示的升降压型直流转换器与图10所示的升降压型直流转换器类似，其差异在于图14所示的升降压型直流转换器的电能隔离及转换单元为由第一线圈W1及第二线圈W2所组成的中心抽头式变压器。功率开关Q的漏极通过第一电容器C1连接于第一线圈W1的一端，源极除了通过第一电感器L1连接于第一线圈W1的另一端外，还直接连接于第一线圈W1的中心抽头端。电源Vin的两端分别连接于功率开关Q的漏极及第一电感器L1非与功率开关Q连接的一端。
[0096] 输出电容器Co并联负载RL。第二线圈W2的一端通过第二电容器C2及涟波消除电感器100连接于输出电容器Co，而第二线圈W2的另一端直接连接于输出电容器Co非与涟波消除电感器100相连接的一端，中心抽头端连接于整流元件102的阴极，整流元件102的阳极则连接于第二电容器C2及涟波消除电感器100。
[0097] 本实施方式的升降压式直流转换器的操作模式相同于前述第七实施方式的升降压式直流转换器的操作模式，在此不与赘述；且本实施方式的升降压式直流转换器也可以达到降低涟波电压的效果。
[0098] 请参阅图15，其为依照本发明第十一实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图。升降压型直流转换器10位于电源Vin及负载RL_1～RL_n之间。升降压型直流转换器10包含电能隔离及转换单元(未另标号)、功率开关Q、第一电感器L1、第一电容器C1、第二电容器C2_1～C2_n、涟波消除电感器100_1～100_n、整流元件102_1～102_n、及输出电容器Co_1～Co_n。
[0099] 电能隔离及转换单元包含多个线圈，其中的二线圈W1及W2串联连接并位于升降压型直流转换器10与电源Vin相连接的一侧(以下称输入级)，其他线圈W3_1～W3_n以及W4_1～W4_n位于升降压型直流转换器与负载RL_1～RL_n相连接的一侧(以下称输出级)。如图15所示，线圈W3_1及W4_1串联连接，线圈W3_n及W4_n串联连接。线圈W1及第三线圈W3_1～W3_n互相耦合使形成第一变压器TR1，线圈W2及线圈W4_1～W4_n互相耦合使形成第二变压器TR2。
[0100] 功率开关Q、第一电容器C1及第一电感器L1位于输入级。第一电容器C1的一端连接于第一线圈W1非与第二线圈W2相连接的一端，另一端连接于功率开关Q的漏极及电源Vin正端。功率开关Q的源极连接于第一线圈W1及第二线圈W2之间，栅极可例如是连接于控制器(图未示)，并接受控制器输出的控制信号以进行导通或截止。第一电感器L1的一端连接于功率开关Q的源极，另一端连接于第二线圈W2非与第一线圈W1连接的一端及电源Vin负端。
[0101] 第二电容器C2_1～C2_n、涟波消除电感器100_1～100_n、整流元件102_1～102_n及输出电容器Co_1～Co_n分别位于输出级。每个输出电容器Co_1～Co_n与其中的一负载RL_1～RL_n并联连接。每个第二电容器C2_1～C2_n电连接于线圈W3_1～W3_n非与线圈W4_1～W4_n相连接的一端，另一端通过涟波消除电感器100_1～100_n电连接于其中的一输出电容器Co_1～Co_n。每个整流元件102_1～102_n的阴极连接于线圈W3_1～W3_n及线圈W4_1～W4_n之间，阳极电连接于第二电容器C2_1～C2_n及涟波消除电感器100_1～100_n非与输出电容器Co_1～Co_n连接的一端。
[0102] 本实施方式的每个升降压式直流转换器10的输出级的操作模式相同于前述第七实施方式的升降压式直流转换器10的输出级的操作模式，在此不与赘述；且本实施方式的升降压式直流转换器10也可以达到降低涟波电压的效果。
[0103] 请参阅图16，其为依照本发明第十二实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图。图16所示的升降压型直流转换器10与图10所为的升降压型直流转换器10类似，其差异处在于图16所示升降压型直流转换器10还包含第二电感器L2及第三电容器C3。
[0104] 第二电感器L2设于升降压型直流转换器的输入端，第二电感器L2的一端连接于电源Vin正端，另一端连接于功率开关Q的漏极及第一电容器C1。第二电感器L2用以使升降压型直流转换器10的输入端具有零涟波效果。
[0105] 第三电容器C3设于升降压型直流转换器的输出端，第三电容器C3的一端连接于第二电容器C2、涟波消除电感器100及整流元件102的阳极，另一端连接于第四线圈W4、输出电容器Co及负载RL。第三电容器C3让升降压型直流转换器的输出涟波更小。本实施方式的降压式直流转换器的操作模式相同于前述第七实施方式的升降压式直流转换器的操作模式，在此不与赘述；图16所示的升降压型直流转换器10至少可以达到如图10及图11所示的升降压型直流转换器10所具备的降低涟波电压的效果。
[0106] 配合参阅图17，其为依照本发明第十三实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图。图17所示的升降压型直流转换器连接于电源Vin及负载RL之间，并包含电能隔离及转换单元(未另标号)、涟波消除电感器100、功率开关Q、第一电感器L1、整流元件102、第一电容器C1、第二电容器C2及输出电容器Co。
[0107] 电能隔离及转换单元包含第一线圈W1、第二线圈W2、第三线圈W3及第四线圈W4。第一线圈W1及第二线圈W2位于升降压型直流转换器10的输入级，第三线圈W3及第四线圈W4位于升降压型直流转换器的输出级；第一线圈W1与第三线圈W3耦合并形成第一变压器TR1，第二线圈W2与第四线圈W4耦合并形成第二变压器TR2。涟波消除电感器100、功率开关Q、第一电容器C1及第一电感器L1位于输入级。涟波消除电感器100的一端电连接于电源Vin正端，另一端电连接于功率开关Q的漏极及第一电容器C1的一端；而第一电容器C1的另一端连接于第一线圈W1的一端。
[0108] 功率开关Q的源极连接于第一电感器L1及第二线圈W2的一端，栅极可例如是连接于控制器(图未示)，并接受控制器输出的控制信号而进行导通或截止。功率开关Q的漏极及源极之间可例如并联有二极管D，二极管D可例如为功率开关Q的本体二极管。第二线圈W2与第一电感器L1并联连接。第一电感器L1的另一端、第一线圈W1的另一端及第二线圈W2的另一端连接于电源Vin负端。
[0109] 第二电容器C2、整流元件102及输出电容器Co分别位于输出级。输出电容器Co与负载RL并联连接。第二电容器C2的一端电连接于第三线圈W3的一端，另一端电连接于输出电容器Co及负载RL。在图17中，整流元件102以二极管为例，其阴极连接于第四线圈W4的一端，阳极电连接于第二电容器C2、输出电容器Co及负载RL。第四线圈W4非与整流元件102连接的另一端，分别与第三线圈W3、输出电容器Co，以及负载RL非与第二电容器C2连接的另一端连接。
[0110] 此外，在图17中，第一线圈W1的非打点端及第二线圈W2的非打点端在升降压型直流转换器10的输入级接在一起，第三线圈W3的非打点端及第四线圈W4的非打点端在升降压型直流转换器10的输出级接在一起，如此接法可降低功率开关的切换杂讯。
[0111] 请参阅图18，其为依照本发明第十四实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图。如图18所示，升降压型直流转换器10连接于电源Vin及负载RL之间，并包含电能隔离及转换单元(未另标号)、涟波消除电感器100、功率开关Q、第一电感器L1、整流元件102、第一电容器C1、第二电容器C2及输出电容器Co。
[0112] 电能隔离及转换单元包含第一至第四线圈W1～W4；其中，第一线圈W1及第二线圈W2位于升降压型直流转换器10与电源Vin相连接的一侧(以下称输入级)，第三线圈W3及第四线圈W4位于升降压型直流转换器与负载RL相连接的一侧(以下称输出级)。第一线圈W1及第三线圈W3互相耦合使形成第一变压器TR1，第二线圈W2及第四线圈W4互相耦合使形成第二变压器TR2。
[0113] 涟波消除电感器100、功率开关Q、第一电容器C1及第一电感器L1位于输入级。电源Vin正端连接于第一线圈W1的一端，第二线圈W2与第一电感器L1并联连接，且其等的一端连接于电源Vin正端，另一端连接于功率开关Q的漏极。功率开关Q的栅极可例如是连接于控制器(图未示)，并接受控制器输出的控制信号而进行导通或截止。功率开关Q的漏极及源极之间可例如并联有二极管D，二极管D可例如为功率开关Q的本体二极管。第一线圈W1的另一端连接于第一电容器C1的一端，第一电容器C1的另一端连接于功率开关Q的源极及涟波消除电感器100的一端，涟波消除电感器100的另一端连接于电源Vin负端。
[0114] 整流元件102、第二电容器C2及输出电容器Co位于输出级，第三线圈W3的一端连接于第四线圈W4及输出电容器Co的一端，第三线圈W3的另一端连接于第二电容器C2的一端，第二电容器C2的另一端连接于整流元件102的阴极及输出电容器Co的另一端，整流元件102的阳极连接于第四线圈W4的另一端。
[0115] 在图18中，第一线圈W1的打点端及第二线圈W2的打点端在升降压型直流转换器10的输入级接在一起，而第三线圈W3的打点端及第四线圈W4的打点端在升降压型直流转换器10的输出级接在一起，如此接法可降低功率开关的切换噪音。
[0116] 请参阅图19，其为依照本发明第十五实施方式的一种升降压型直流转换器的电路图。如图19所示，升降压型直流转换器10连接于电源Vin及负载RL之间，并包含电能隔离及转换单元(未另标号)、涟波消除电感器100、功率开关Q、第一电感器L1、整流元件102、第一电容器C1、第二电容器C2及输出电容器Co。
[0117] 电能隔离及转换单元包含第一至第四线圈W1～W4；其中，第一线圈W1及第二线圈W2串联连接并位于升降压型直流转换器10与电源Vin相连接的一侧(以下称输入级)，第三线圈W3及第四线圈W4串联连接并位于升降压型直流转换器与负载RL相连接的一侧(以下称输出级)，第一线圈W1及第三线圈W3互相耦合使形成第一变压器TR1，第二线圈W2及第四线圈W4互相耦合使形成第二变压器TR2。
[0118] 涟波消除电感器100、功率开关Q、第一电容器C1及第一电感器L1位于输入级。第一电感器L1与第二线圈W2并联连接，且其等的一端连接于电源Vin正端，另一端连接于功率开关Q的漏极及第一线圈W1的一端。第一线圈W1的另一端通过第一电容器C1连接于功率开关Q的源极及涟波消除电感器100的一端，涟波消除电感器100的另一端连接于电源Vin负端。
[0119] 整流元件102、第二电容器C2及输出电容器Co位于输出级。第四线圈W4的一端连接于输出电容器Co的一端。第三线圈W3的一端连接于第四线圈W4的另一端及整流元件102的阳极，另一端通过第二电容器C2连接于整流元件102的阴极及输出电容器Co的另一端。
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