[发明专利]电压转换设备和电压转换方法

说明书

技术领域

本发明涉及电压转换设备和电压转换方法。

背景技术

一般来说，在从诸如直流（DC）电源或交流（AC）电源向负载电 路供应电压时，可以使用开关转换器，从而能够稳定地供应负载电路工 作所需的电压。开关转换器包括用于快速切换的开关元件（如晶体管）， 对这些开关元件的占空比和切换频率进行控制，以将从电源输入的电源 电压转换为期望的输出电压。

图14是一般DC/DC转换器的构造的例子的图，这种DC/DC转换器 将DC电源11的电源电压V_in转换为要应用到负载电路16的输出电压 V_o。图中绘出的DC/DC转换器包括晶体管12、晶体管13、线圈14、电 容器15、运算放大器17以及脉宽调制（PWM）电路18。图14中绘出 的DC/DC转换器是这样一种开关转换器，即使流入负载电路16的输出 电流i_o由于工作状态而变化时，它也始终输出恒定的输出电压V_o。

晶体管12和13执行彼此相反的操作，一个处于导通（continuity） 状态，而另一个处于截止（interruption）状态。此外，晶体管12处于导 通状态的时间越长，来自DC/DC转换器的输出电压V_o就越大。利用从 PWM电路18输出的脉冲来控制晶体管12和13的导通状态和截止状态 之间的切换。即，在从PWM电路18输出的脉冲处于ON状态的时段内， 晶体管12处于导通状态，而在该脉冲处于OFF状态的时段内，晶体管 13处于导通状态。

在通过晶体管12和13的切换获得了期望的矩形电压后，该电压通 过线圈14和电容器15得以修正和平滑，然后输出电压V_o从DC/DC转 换器输出。输出电压V_o还被输入到提供给反馈环的运算放大器17。在运 算放大器17中，输出电压V_o和基准电压被差分放大，并且将差反馈给 PWM电路18。

PWM电路18根据来自运算放大器17的反馈而调整用于在晶体管 12和13的导通状态和截止状态之间切换的脉宽，由此来控制晶体管12 和13的导通状态和截止状态。具体来讲，当输出电压V_o大于基准电压 并且从运算放大器17输出的差为正时，PWM电路18减小占空比以缩短 晶体管12处于导通状态的时段。另一方面，如果输出电压V_o小于等于 基准电压并且从运算放大器17输出的差为负，则PWM电路18增大占 空比以延长晶体管12处于导通状态的时段。

利用这种反馈控制，对占空比进行调整，使得输出电压V_o和基准电 压始终相互一致。结果，即使流过负载电路16的输出电流i_o发生了变化， 输出电压V_o也始终保持恒定，由此确保了负载电路16工作所需的电压。 这种常规转换器在日本专利申请特开No.2000-227808中被示例性公开。

然而，在来自开关转换器的输出电压被供应到的负载电路内，当电 流突变时，开关转换器中的反馈控制不能充分跟随这种变化，不利地引 入了输出电压的临时降低或增高。具体来讲，例如，当流过图14中绘出 的负载电路16的输出电流i_o突变时，运算放大器17和PWM电路18所 进行的反馈控制落后了。这样，输出电压V_o可能临时超过负载电路16 的允许范围。

具体来说，近年来，考虑到陆地环境和其他因素，倾向于尽可能减 小负载电路16空闲时流动的待机电流。为此，在从空闲状态变化为工作 状态时，流过负载电路16的输出电流i_o以例如10到几百A/μs（安培/ 微秒）的速度量级突然增大。结果，图14中绘出的运算放大器17和PWM 电路18出现了响应延迟，由此临时降低了输出电压V_o。