太阳能升压转换器及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种升压转换器，尤指一种低照度太阳能升压转换器及其控制方法。
【背景技术】
[0002]太阳能是一个有前途的干净能源。即使很多设计与制造技术在最近五十到六十年被发明，效率和成本结构仍然是此干净能源集电的核心议题。基于户外的可预测的太阳照射与室内的弱光照明，光伏能集电仍然未在我们的生活中普及。因为环境污染和能源耗尽，在效率和设计上的改进在最近被更多的发明。具有晶体改进与镀模结构的硅基的太阳能板逐年被推广到市场中。然而，光伏能转换仍然是此干净能源集电的瓶颈。
[0003]现今，根据不同种类的太阳能板存在各种不同的集电方式。归咎于耐用度与成本结构，相较于II1-V族化合物、I1-VI族化合物、有机薄膜等，硅基的太阳能板是最可能商业化的太阳能来源。如以下所列举常见的集电技术仍具有部分缺陷。例如:整流输出升压(regulated output boost),无法适应电源的波动以及无法适应环境的变化。整流输出突发模式升压(Regulated output Burst mode),仅依赖负载的状况且突发周期(Burstper1d)只设定在单一模式的条件。开关电容泵升压(Switch_cap pumping boost)具有高的电磁干扰(EMI)与较低的转换效率，且受限于最终电压的转换比。固定频率突发周期切换升压(Fixed frequency and burst per1d switch boost)无法调整负载与能量转换的平衡。
【发明内容】
[0004]本发明实施例提供一种低照度太阳能升压转换器及其控制方法，利用输入电压的整流切换控制，以在低照度时减少能量转换的损失。
[0005]本发明实施例提供一种低照度太阳能升压转换器，具有输入端以及输出端，输入端耦接太阳能接收单元，输出端耦接负载，低照度太阳能升压转换器包括升压转换器、脉冲宽度调制控制器以及切换控制器。升压转换器耦接于输入端以及输出端。脉冲宽度调制控制器耦接于升压转换器，提供多个脉冲至升压转换器以调整输出端的电压。当输入端的电压大于一参考输入电压时，脉冲宽度调制控制器操作在一脉冲宽度调制模式(PWMmode)。当输入端的电压小于或等于参考输入电压时，脉冲宽度调制控制器操作在一突发模式(Burst mode)，所述突发模式的一突发周期时间是随着输入端的电压的降低而增加。切换控制器耦接于脉冲宽度调制控制器，判断输出端的电压是否小于一第一设定输出电压值。当输出端的电压小于第一设定输出电压值时，切换控制器控制脉冲宽度调制控制器操作在脉冲宽度调制模式。当输出端的电压大于或等于第一设定输出电压值时，切换控制器控制脉冲宽度调制控制器操作在突发模式。
[0006]本发明实施例提供一种低照度太阳能升压转换器的控制方法，低照度太阳能升压转换器具有输入端以及输出端，所述控制方法包括以下步骤。首先，使低照度太阳能升压转换器起始操作于一脉冲宽度调制模式(PWM mode)。然后，判断输入端的电压是否大于一参考输入电压。当输入端的电压大于参考输入电压时，使低照度太阳能升压转换器操作在脉冲宽度调制模式。反之，当输入端的电压小于或等于参考输入电压时，使低照度太阳能升压转换器操作在一突发模式(Burst mode)，所述突发模式的一突发周期时间是随着输入端的电压的降低而增加。再来，当操作于突发模式时，判断输出端的电压是否小于一第一设定输出电压值。当输出端的电压小于第一设定输出电压值时，使低照度太阳能升压转换器操作在脉冲宽度调制模式。反之，当输出端的电压大于或等于第一设定输出电压值时，使低照度太阳能升压转换器操作在突发模式。
[0007]综上所述，本发明实施例提供一种低照度太阳能升压转换器及其控制方法，依据输出端电压值得知负载情况，可在负载较轻的情况将升压转换器操作于突发模式，其中突发模式的突发周期时间是随着输入端的电压的降低而增加，也就是说当照度越低时突发模式的突发周期也随之增加。进一步，也依据负载情况判断是否离开突发模式而进入脉冲宽度调制模式。
[0008]为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利要求范围作任何的限制。
【附图说明】
[0009]图1是本发明实施例提供的适应性太阳能集电装置的电路方块图。
[0010]图2是本发明实施例提供的低照度太阳能升压转换器的电路图。
[0011]图3是本发明实施例提供的低照度太阳能升压转换器的控制方法的流程图。
[0012]图4是本发明另一实施例提供的低照度太阳能升压转换器的控制方法的流程图。
[0013]图5是本发明实例提供的低照度太阳能升压转换器的信号波形图。
[0014]图6是本发明另一实例提供的低照度太阳能升压转换器的信号波形图。
[0015]图7是本发明另一实例提供的低照度太阳能升压转换器的信号波形图。
[0016]图8是本发明另一实例提供的低照度太阳能升压转换器的信号波形图。
[0017]图9是本发明另一实例提供的低照度太阳能升压转换器的信号波形图。
[0018]【符号说明】
[0019]1:适应性太阳能集电装置
[0020]10:太阳能接收单元
[0021]11,21:升压转换器
[0022]12:充电功率控制器
[0023]13:电力储存单元
[0024]131:温度传感器
[0025]Pl:输入端
[0026]P2:输出端
[0027]Vin、Vo、Vin，、Vo，、Vref、VLX、Vout:电压
[0028]Iin、1、Iin，、1，、1-Vin、IL:电流
[0029]121:负载线控制单元
[0030]TS:温度感测信号
[0031]SGND, PGND, OCP, VCC, CC、LX、FB、REF:端点
[0032]2:低照度太阳能升压转换器
[0033]22:脉冲宽度调制控制器
[0034]23:切换控制器
[0035]211:电感
[0036]212、213:晶体管
[0037]20:集成电路
[0038]VIN:输入端
[0039]OUT:输出端
[0040]201:脉冲宽度比较器
[0041]202:斜波产生器
[0042]203:振荡器
[0043]204:误差放大器:
[0044]205:带隙参考电路
[0045]206:限流器
[0046]207:过零率比较器
[0047]208:过电流保护器
[0048]2081:比较器
[0049]R:电阻
[0050]C:电容
[0051]S100、S110、S120、S130、S140、S150、S160、S200、S210、S220、S230、S240、S250、S260、S215、S217:步骤流程
[0052]OSC:脉冲信号
[0053]EN_0SC:突发周期时间
【具体实施方式】
[0054]本发明实施例是对低照度的光伏能集电作进一步改进。太阳能集电的输出电压可以依据监控太阳能集电能力与调整转换的切换率(switching rate),藉此可以在低照度集电时提供有效的方法以节约更多的能量转换损失。
[0055]请参照图1，图1是本发明实施例提供的适应性太阳能集电装置的电路方块图。适应性太阳能集电装置I包括太阳能接收单元10、升压转换器11以及充电功率控制器12。太阳能接收单元10通常是具有多个太阳能电池(solar cell)的太阳能板。适应性太阳能集电装置I将太阳能接收单元10的电力传递至至少一电力储存单元13。
[0056]升压转换器11具有输入端Pl以及输出端P2。升压转换器11的输入端Pl耦接太阳能接收单元10，升压转换器11通过输入端Pl接收太阳能接收单元10的电力。太阳能接收单元10提供输入电压Vin与输入电流Iin至升压转换器11。充电功率控制器12耦接升压转换器11的输出端P2，感测升压转换器11的输出端P2的供应电压Vo (在充电功率控制器12的输入端