太陽能升壓轉(zhuǎn)換器及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種升壓轉(zhuǎn)換器，尤指一種低照度太陽能升壓轉(zhuǎn)換器及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能是一個有前途的干凈能源。即使很多設(shè)計與制造技術(shù)在最近五十到六十年被發(fā)明，效率和成本結(jié)構(gòu)仍然是此干凈能源集電的核心議題?；趹敉獾目深A(yù)測的太陽照射與室內(nèi)的弱光照明，光伏能集電仍然未在我們的生活中普及。因為環(huán)境污染和能源耗盡，在效率和設(shè)計上的改進在最近被更多的發(fā)明。具有晶體改進與鍍模結(jié)構(gòu)的硅基的太陽能板逐年被推廣到市場中。然而，光伏能轉(zhuǎn)換仍然是此干凈能源集電的瓶頸。
[0003]現(xiàn)今，根據(jù)不同種類的太陽能板存在各種不同的集電方式。歸咎于耐用度與成本結(jié)構(gòu)，相較于II1-V族化合物、I1-VI族化合物、有機薄膜等，硅基的太陽能板是最可能商業(yè)化的太陽能來源。如以下所列舉常見的集電技術(shù)仍具有部分缺陷。例如:整流輸出升壓(regulated output boost),無法適應(yīng)電源的波動以及無法適應(yīng)環(huán)境的變化。整流輸出突發(fā)模式升壓(Regulated output Burst mode),僅依賴負載的狀況且突發(fā)周期(Burstper1d)只設(shè)定在單一模式的條件。開關(guān)電容泵升壓(Switch_cap pumping boost)具有高的電磁干擾(EMI)與較低的轉(zhuǎn)換效率，且受限于最終電壓的轉(zhuǎn)換比。固定頻率突發(fā)周期切換升壓(Fixed frequency and burst per1d switch boost)無法調(diào)整負載與能量轉(zhuǎn)換的平衡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實施例提供一種低照度太陽能升壓轉(zhuǎn)換器及其控制方法，利用輸入電壓的整流切換控制，以在低照度時減少能量轉(zhuǎn)換的損失。
[0005]本發(fā)明實施例提供一種低照度太陽能升壓轉(zhuǎn)換器，具有輸入端以及輸出端，輸入端耦接太陽能接收單元，輸出端耦接負載，低照度太陽能升壓轉(zhuǎn)換器包括升壓轉(zhuǎn)換器、脈沖寬度調(diào)制控制器以及切換控制器。升壓轉(zhuǎn)換器耦接于輸入端以及輸出端。脈沖寬度調(diào)制控制器耦接于升壓轉(zhuǎn)換器，提供多個脈沖至升壓轉(zhuǎn)換器以調(diào)整輸出端的電壓。當(dāng)輸入端的電壓大于一參考輸入電壓時，脈沖寬度調(diào)制控制器操作在一脈沖寬度調(diào)制模式(PWMmode)。當(dāng)輸入端的電壓小于或等于參考輸入電壓時，脈沖寬度調(diào)制控制器操作在一突發(fā)模式(Burst mode)，所述突發(fā)模式的一突發(fā)周期時間是隨著輸入端的電壓的降低而增加。切換控制器耦接于脈沖寬度調(diào)制控制器，判斷輸出端的電壓是否小于一第一設(shè)定輸出電壓值。當(dāng)輸出端的電壓小于第一設(shè)定輸出電壓值時，切換控制器控制脈沖寬度調(diào)制控制器操作在脈沖寬度調(diào)制模式。當(dāng)輸出端的電壓大于或等于第一設(shè)定輸出電壓值時，切換控制器控制脈沖寬度調(diào)制控制器操作在突發(fā)模式。
[0006]本發(fā)明實施例提供一種低照度太陽能升壓轉(zhuǎn)換器的控制方法，低照度太陽能升壓轉(zhuǎn)換器具有輸入端以及輸出端，所述控制方法包括以下步驟。首先，使低照度太陽能升壓轉(zhuǎn)換器起始操作于一脈沖寬度調(diào)制模式(PWM mode)。然后，判斷輸入端的電壓是否大于一參考輸入電壓。當(dāng)輸入端的電壓大于參考輸入電壓時，使低照度太陽能升壓轉(zhuǎn)換器操作在脈沖寬度調(diào)制模式。反之，當(dāng)輸入端的電壓小于或等于參考輸入電壓時，使低照度太陽能升壓轉(zhuǎn)換器操作在一突發(fā)模式(Burst mode)，所述突發(fā)模式的一突發(fā)周期時間是隨著輸入端的電壓的降低而增加。再來，當(dāng)操作于突發(fā)模式時，判斷輸出端的電壓是否小于一第一設(shè)定輸出電壓值。當(dāng)輸出端的電壓小于第一設(shè)定輸出電壓值時，使低照度太陽能升壓轉(zhuǎn)換器操作在脈沖寬度調(diào)制模式。反之，當(dāng)輸出端的電壓大于或等于第一設(shè)定輸出電壓值時，使低照度太陽能升壓轉(zhuǎn)換器操作在突發(fā)模式。
[0007]綜上所述，本發(fā)明實施例提供一種低照度太陽能升壓轉(zhuǎn)換器及其控制方法，依據(jù)輸出端電壓值得知負載情況，可在負載較輕的情況將升壓轉(zhuǎn)換器操作于突發(fā)模式，其中突發(fā)模式的突發(fā)周期時間是隨著輸入端的電壓的降低而增加，也就是說當(dāng)照度越低時突發(fā)模式的突發(fā)周期也隨之增加。進一步，也依據(jù)負載情況判斷是否離開突發(fā)模式而進入脈沖寬度調(diào)制模式。
[0008]為使能更進一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅是用來說明本發(fā)明，而非對本發(fā)明的權(quán)利要求范圍作任何的限制。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明實施例提供的適應(yīng)性太陽能集電裝置的電路方塊圖。
[0010]圖2是本發(fā)明實施例提供的低照度太陽能升壓轉(zhuǎn)換器的電路圖。
[0011]圖3是本發(fā)明實施例提供的低照度太陽能升壓轉(zhuǎn)換器的控制方法的流程圖。
[0012]圖4是本發(fā)明另一實施例提供的低照度太陽能升壓轉(zhuǎn)換器的控制方法的流程圖。
[0013]圖5是本發(fā)明實例提供的低照度太陽能升壓轉(zhuǎn)換器的信號波形圖。
[0014]圖6是本發(fā)明另一實例提供的低照度太陽能升壓轉(zhuǎn)換器的信號波形圖。
[0015]圖7是本發(fā)明另一實例提供的低照度太陽能升壓轉(zhuǎn)換器的信號波形圖。
[0016]圖8是本發(fā)明另一實例提供的低照度太陽能升壓轉(zhuǎn)換器的信號波形圖。
[0017]圖9是本發(fā)明另一實例提供的低照度太陽能升壓轉(zhuǎn)換器的信號波形圖。
[0018]【符號說明】
[0019]1:適應(yīng)性太陽能集電裝置
[0020]10:太陽能接收單元
[0021]11,21:升壓轉(zhuǎn)換器
[0022]12:充電功率控制器
[0023]13:電力儲存單元
[0024]131:溫度傳感器
[0025]Pl:輸入端
[0026]P2:輸出端
[0027]Vin、Vo、Vin，、Vo，、Vref、VLX、Vout:電壓
[0028]Iin、1、Iin，、1，、1-Vin、IL:電流
[0029]121:負載線控制單元
[0030]TS:溫度感測信號
[0031]SGND, PGND, OCP, VCC, CC、LX、FB、REF:端點
[0032]2:低照度太陽能升壓轉(zhuǎn)換器
[0033]22:脈沖寬度調(diào)制控制器
[0034]23:切換控制器
[0035]211:電感
[0036]212、213:晶體管
[0037]20:集成電路
[0038]VIN:輸入端
[0039]OUT:輸出端
[0040]201:脈沖寬度比較器
[0041]202:斜波產(chǎn)生器
[0042]203:振蕩器
[0043]204:誤差放大器:
[0044]205:帶隙參考電路
[0045]206:限流器
[0046]207:過零率比較器
[0047]208:過電流保護器
[0048]2081:比較器
[0049]R:電阻
[0050]C:電容
[0051]S100、S110、S120、S130、S140、S150、S160、S200、S210、S220、S230、S240、S250、S260、S215、S217:步驟流程
[0052]OSC:脈沖信號
[0053]EN_0SC:突發(fā)周期時間
【具體實施方式】
[0054]本發(fā)明實施例是對低照度的光伏能集電作進一步改進。太陽能集電的輸出電壓可以依據(jù)監(jiān)控太陽能集電能力與調(diào)整轉(zhuǎn)換的切換率(switching rate),藉此可以在低照度集電時提供有效的方法以節(jié)約更多的能量轉(zhuǎn)換損失。
[0055]請參照圖1，圖1是本發(fā)明實施例提供的適應(yīng)性太陽能集電裝置的電路方塊圖。適應(yīng)性太陽能集電裝置I包括太陽能接收單元10、升壓轉(zhuǎn)換器11以及充電功率控制器12。太陽能接收單元10通常是具有多個太陽能電池(solar cell)的太陽能板。適應(yīng)性太陽能集電裝置I將太陽能接收單元10的電力傳遞至至少一電力儲存單元13。
[0056]升壓轉(zhuǎn)換器11具有輸入端Pl以及輸出端P2。升壓轉(zhuǎn)換器11的輸入端Pl耦接太陽能接收單元10，升壓轉(zhuǎn)換器11通過輸入端Pl接收太陽能接收單元10的電力。太陽能接收單元10提供輸入電壓Vin與輸入電流Iin至升壓轉(zhuǎn)換器11。充電功率控制器12耦接升壓轉(zhuǎn)換器11的輸出端P2，感測升壓轉(zhuǎn)換器11的輸出端P2的供應(yīng)電壓Vo (在充電功率控制器12的輸入端