[實用新型]模擬光能電路

有效

• 申請號: 201120235584.2
• 申請日: 2011-06-30
• 公開（公告）號: CN202257352U
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 劉景萌
• 申請（專利權）人: 立锜科技股份有限公司
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 陳肖梅;謝麗娜

技術領域

本實用新型涉及一種光能電路(Photovoltaic?Power?Circuit)，例如太陽能電池(Solar?Cell?Battery)，特別是指一種以模擬元件制作的光能電路，其電路結構遠較數字光能電路精簡。?

背景技術

為適應能源危機以及全球能源庫存量不足的問題，目前已有越來越多的先進國家投入研究太陽能電池。太陽能電池屬于光能電路的一種，其基本原理是利用半導體PN二極管接面的特性，當該二極管接面接收到光能時，可將其轉換成電能，并利用該電能對電池充電，以產生電力。二極管產生電能的V-I(電壓-電流)關系如圖1所示，其中實線表示電壓與電流的關系，虛線表示電壓與電流的乘積，亦即功率(power)。圖中假設所接收到的光能不變，故僅顯示一條曲線，但若接收到的光能產生變化時，曲線也會相應變化。?

如圖1所示，最大電壓點Voc位于斷路位置，最大電流點Isc位于短路位置，但若欲取得最大的能量輸出，則最佳輸出點并非位于最大電壓或最大電流處，而是位于電能曲線的最佳功率輸出點(Maximum?Power?Point，MPP)，其對應的電壓與電流分別為Vmpp與Impp。且由于所接收到的光能經常并非定值，因此，在現有技術中，通常必須設計復雜精密的數字電路，以供計算所萃取的電能是否位于該光能下的最佳功率輸出點(以下簡稱MPP)。?

現有技術數字光能電路的一例可參照美國專利第6984970號，該案所揭示的電路大致如圖2所示，其中光能元件(photovoltaic?device)2所產生的電壓Vin，通過一個功率輸出級(power?stage)3進行電壓轉換?后成為輸出電壓Vo，對負載4進行供電，該負載4例如可以是一個充電電池，而功率輸出級3則例如可以是升壓電路、降壓電路、反壓電路、返馳電路等。為了使功率輸出級3能適當在MPP處萃取電能，電路中設有一個數字控制器5，此數字控制器5中的數字計算模塊51(其例如為數字微控制器)根據輸入電壓Vin的數值與萃取電流i的數值，不斷進行相乘以計算MPP，并根據MPP計算最佳電壓值Vmpp。所計算出的最佳電壓值Vmpp再與輸入電壓Vin進行比較，以令控制電路52產生訊號，決定如何控制功率輸出級3。圖2所示的電路，其數字控制器5的設計十分復雜，所需的晶體管元件數目相當大，并且需要模擬數字轉換器(ADC)來擷取電壓電流信號，因此不但增加設計上的困難，且也勢必提高電路的整體成本。?

另一現有技術揭示于美國專利申請公開案第2006/0164065號，該案僅概略說明其包含“搜尋(search)”和“擺動(dithering)”兩個模式，在啟始的搜尋模式中先掃描(sweep)整個電壓-電流曲線，以從其中找到MPP，接著才進入正常工作模式(擺動模式)，在此模式中根據該MPP點的電流值操作，并進行間歇性地取樣更新(以上內容例如可參考該案說明書第8段、第10段、第33段、圖5，等等)。然而，對于如何達成掃描步驟，該案并未詳細揭露電路細節。?

雖然該案并未詳細揭露電路細節，但由其所說明的搜尋模式與掃描步驟，可看出該案即使不進行電壓-電流值的乘算(事實上在該案中無法看出如何省略電壓-電流值的乘算步驟)，也勢必需要用到許多輔助數字電路如內存或緩存器、以及比較器之類，否則無法選擇并記錄最佳功率點MPP。不但其電路相當復雜，而且掃描步驟會占據電路的有效工作時間；如在啟始時間之外，因光源劇烈變化造成光能元件脫離原有的電壓-電流曲線，則該案必須重新啟始搜尋模式與掃描步驟，效率并不理想。?

簡言之，上述美國專利申請公開案第2006/0164065號必須使用復?雜的電路，先找到MPP點后，才能進入擺動模式中進行較簡單的模擬電路操作，因此，并不理想。?

發明內容

有鑒于此，本實用新型即針對上述現有技術的不足，提出一種以模擬元件制作的光能電路，以解決前述問題。?

為達上述目的，在本實用新型的其中一個實施例中，提供了一種模擬光能電路，包含：一組光能元件，其吸收光能而產生輸入電壓，該輸入電壓與輸入電流具有對應關系；功率輸出級電路，接收該光能元件產生的輸入電壓，并產生一輸出電壓；最佳電流點估算電路，其接受一預定電壓，并根據輸入電流的變化方向與光能元件所產生功率的變化方向，估算對應于最佳功率輸出點的最佳電流點；以及模擬比較控制電路，其將該最佳電流點估算電路所估算的最佳電流點，與輸入電流進行比較，并根據比較結果，控制該功率輸出級的操作。?