太陽能升壓轉換器及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種升壓轉換器，尤指一種低照度太陽能升壓轉換器及其控制方法。
【背景技術】
[0002]太陽能是一個有前途的干凈能源。即使很多設計與制造技術在最近五十到六十年被發明，效率和成本結構仍然是此干凈能源集電的核心議題。基于戶外的可預測的太陽照射與室內的弱光照明，光伏能集電仍然未在我們的生活中普及。因為環境污染和能源耗盡，在效率和設計上的改進在最近被更多的發明。具有晶體改進與鍍模結構的硅基的太陽能板逐年被推廣到市場中。然而，光伏能轉換仍然是此干凈能源集電的瓶頸。
[0003]現今，根據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構，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化的太陽能來源。如以下所列舉常見的集電技術仍具有部分缺陷。例如:整流輸出升壓(regulated output boost),無法適應電源的波動以及無法適應環境的變化。整流輸出突發模式升壓(Regulated output Burst mode),僅依賴負載的狀況且突發周期(Burstper1d)只設定在單一模式的條件。開關電容泵升壓(Switch_cap pumping boost)具有高的電磁干擾(EMI)與較低的轉換效率，且受限于最終電壓的轉換比。固定頻率突發周期切換升壓(Fixed frequency and burst per1d switch boost)無法調整負載與能量轉換的平衡。
【發明內容】
[0004]本發明實施例提供一種低照度太陽能升壓轉換器及其控制方法，利用輸入電壓的整流切換控制，以在低照度時減少能量轉換的損失。
[0005]本發明實施例提供一種低照度太陽能升壓轉換器，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換器包括升壓轉換器、脈沖寬度調制控制器以及切換控制器。升壓轉換器耦接于輸入端以及輸出端。脈沖寬度調制控制器耦接于升壓轉換器，提供多個脈沖至升壓轉換器以調整輸出端的電壓。當輸入端的電壓大于一參考輸入電壓時，脈沖寬度調制控制器操作在一脈沖寬度調制模式(PWMmode)。當輸入端的電壓小于或等于參考輸入電壓時，脈沖寬度調制控制器操作在一突發模式(Burst mode)，所述突發模式的一突發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制控制器，判斷輸出端的電壓是否小于一第一設定輸出電壓值。當輸出端的電壓小于第一設定輸出電壓值時，切換控制器控制脈沖寬度調制控制器操作在脈沖寬度調制模式。當輸出端的電壓大于或等于第一設定輸出電壓值時，切換控制器控制脈沖寬度調制控制器操作在突發模式。
[0006]本發明實施例提供一種低照度太陽能升壓轉換器的控制方法，低照度太陽能升壓轉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換器起始操作于一脈沖寬度調制模式(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換器操作在脈沖寬度調制模式。反之，當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換器操作在一突發模式(Burst mode)，所述突發模式的一突發周期時間是隨著輸入端的電壓的降低而增加。再來，當操作于突發模式時，判斷輸出端的電壓是否小于一第一設定輸出電壓值。當輸出端的電壓小于第一設定輸出電壓值時，使低照度太陽能升壓轉換器操作在脈沖寬度調制模式。反之，當輸出端的電壓大于或等于第一設定輸出電壓值時，使低照度太陽能升壓轉換器操作在突發模式。
[0007]綜上所述，本發明實施例提供一種低照度太陽能升壓轉換器及其控制方法，依據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換器操作于突發模式，其中突發模式的突發周期時間是隨著輸入端的電壓的降低而增加，也就是說當照度越低時突發模式的突發周期也隨之增加。進一步，也依據負載情況判斷是否離開突發模式而進入脈沖寬度調制模式。
[0008]為使能更進一步了解本發明的特征及技術內容，請參閱以下有關本發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明，而非對本發明的權利要求范圍作任何的限制。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發明實施例提供的適應性太陽能集電裝置的電路方塊圖。
[0010]圖2是本發明實施例提供的低照度太陽能升壓轉換器的電路圖。
[0011]圖3是本發明實施例提供的低照度太陽能升壓轉換器的控制方法的流程圖。
[0012]圖4是本發明另一實施例提供的低照度太陽能升壓轉換器的控制方法的流程圖。
[0013]圖5是本發明實例提供的低照度太陽能升壓轉換器的信號波形圖。
[0014]圖6是本發明另一實例提供的低照度太陽能升壓轉換器的信號波形圖。
[0015]圖7是本發明另一實例提供的低照度太陽能升壓轉換器的信號波形圖。
[0016]圖8是本發明另一實例提供的低照度太陽能升壓轉換器的信號波形圖。
[0017]圖9是本發明另一實例提供的低照度太陽能升壓轉換器的信號波形圖。
[0018]【符號說明】
[0019]1:適應性太陽能集電裝置
[0020]10:太陽能接收單元
[0021]11,21:升壓轉換器
[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換器
[0033]22:脈沖寬度調制控制器
[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:突發周期時間
【具體實施方式】
[0054]本發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監控太陽能集電能力與調整轉換的切換率(switching rate),藉此可以在低照度集電時提供有效的方法以節約更多的能量轉換損失。
[0055]請參照圖1，圖1是本發明實施例提供的適應性太陽能集電裝置的電路方塊圖。適應性太陽能集電裝置I包括太陽能接收單元10、升壓轉換器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]升壓轉換器11具有輸入端Pl以及輸出端P2。升壓轉換器11的輸入端Pl耦接太陽能接收單元10，升壓轉換器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至升壓轉換器11。充電功率控制器12耦接升壓轉換器11的輸出端P2，感測升壓轉換器11的輸出端P2的供應電壓Vo (在充電功率控制器12的輸入端