[發明專利]一種多能量源協同獲取的功率點跟蹤電路

有效

• 申請號: 201910925921.1
• 申請日: 2019-09-27
• 公開（公告）號: CN110854900B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 劉簾曦;張沛超;田宇淵;黃超進
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;G05F1/67
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

1.一種多能量源協同獲取的功率點跟蹤電路，其特征在于，包括：升壓功率級電路(1)和第一功率點跟蹤電路(2)，其中，

所述升壓功率級電路(1)的第一輸入端連接第一能量源的輸出端，所述升壓功率級電路(1)的第二輸入端連接第二能量源的輸出端，所述升壓功率級電路(1)用于將所述第一能量源和所述第二能量源的工作周期穿插結合以交替獲取所述第一能量源和所述第二能量源的輸入能量；

所述第一功率點跟蹤電路(2)連接所述升壓功率級電路(1)，用于對所述升壓功率級電路(1)的輸出功率點進行控制，使所述升壓功率級電路(1)以第一功率點輸出能量；

所述第一功率點跟蹤電路(2)包括：第一能量源功率點跟蹤電路(PV_MPPT)、第二能量源功率點跟蹤電路(TEG_MPPT)和邏輯門(LOGIC)，其中，所述第二能量源功率點跟蹤電路(TEG_MPPT)的第一輸入端(V_TEG1)連接至所述第二能量源的輸出端，所述第二能量源功率點跟蹤電路(TEG_MPPT)的第二輸入端(V_TEG)連接至所述升壓功率級電路(1)，所述第二能量源功率點跟蹤電路(TEG_MPPT)的輸出端(T_{ON_TEG})與所述邏輯門(LOGIC)的第一輸入端連接；所述第一能量源功率點跟蹤電路(PV_MPPT)的第一輸入端連接至所述第二能量源功率點跟蹤電路(TEG_MPPT)的輸出端(T_{ON_TEG})與所述邏輯門(LOGIC)的第一輸入端之間的節點(G)，所述第一能量源功率點跟蹤電路(PV_MPPT)的第二輸入端(V_PV1)連接所述第一能量源的輸出端，所述第一能量源功率點跟蹤電路(PV_MPPT)的第三輸入端(V_PV)連接所述升壓功率級電路(1)；所述第一能量源功率點跟蹤電路(PV_MPPT)的輸出端(T_{ON_PV})與所述邏輯門(LOGIC)的第二輸入端連接；所述邏輯門(LOGIC)的第一輸出端(NG)、第二輸出端(Sampling)、第三輸出端(SW_PV)、第四輸出端(SW_TEG)均與所述升壓功率級電路(1)連接；

所述第二能量源功率點跟蹤電路(TEG_MPPT)包括：第一采樣保持電路(SH1)、第一比較器(COMP1)、第一計數器(Couner1)、第一導通時間控制電路(T_ON1)，其中，所述第一采樣保持電路(SH1)的輸入端與所述第二能量源功率點跟蹤電路(TEG_MPPT)的第一輸入端(V_TEG1)連接，所述第一采樣保持電路(SH1)的輸出端與所述第一比較器(COMP1)的正相輸入端連接，所述第一比較器(COMP1)的反相輸入端與所述第二能量源功率點跟蹤電路(TEG_MPPT)的第二輸入端(V_TEG)連接，所述第一比較器(COMP1)的輸出端與所述第一計數器(Couner1)的輸入端連接，所述第一計數器(Couner1)的輸出端連接所述第一導通時間控制電路(T_ON1)，所述第一導通時間控制電路(T_ON1)的輸出端與所述第二能量源功率點跟蹤電路(TEG_MPPT)的輸出端(T_{ON_TEG})連接；

所述第一導通時間控制電路(T_ON1)包括：第六NMOS管(MN6)、第一電流源(I_BGR1)、第四電容(C_C1)、第二比較器(COMP2)、第七NMOS管(MN7)、第二電流源(I_BGR2)、第五電容(C_C2)、第六電容(C_C3)、第七電容(C_C4)、第八電容(C_C5)、第九電容(C_C6)、第一開關(Q₁)、第二開關(Q₂)、第三開關(Q₃)、第四開關(Q₄)、第三比較器(COMP3)和第一反相器(INV1)，其中，所述第一電流源(I_BGR1)的輸出端、所述第二比較器(COMP2)的反相輸入端與所述第六NMOS管(MN6)的漏極連接，所述第二比較器(COMP2)的正相輸入端與固定基準源(V_REF)連接，所述第四電容(C_C1)的一端連接所述第二比較器(COMP2)的反相輸入端與所述第六NMOS管(MN6)的漏極之間的節點(I)，所述第四電容(C_C1)的另一端與所述第六NMOS管(MN6)的源極連接且連接接地端；所述第二比較器(COMP2)的輸出端與所述第七NMOS管(MN7)的柵極連接，所述第二能量源功率點跟蹤電路(TEG_MPPT)的輸出端(T_{ON_TEG})連接至所述第二比較器(COMP2)的輸出端與所述第七NMOS管(MN7)的柵極之間的節點(J)，所述第七NMOS管(MN7)的漏極與所述第三比較器(COMP3)的反相輸入端連接，所述第二電流源(I_BGR2)的輸出端連接至所述第七NMOS管(MN7)的漏極與所述第三比較器(COMP3)的反相輸入端之間的節點(K)，所述第七NMOS管(MN7)的源極連接接地端，所述第五電容(C_C2)的一端與所述第七NMOS管(MN7)的漏極連接，所述第六電容(C_C3)的一端與所述第一開關(Q₁)的一端連接，所述第七電容(C_C4)的一端與第二開關(Q₂)的一端連接，所述第八電容(C_C5)的一端與所述第三開關(Q₃)的一端連接，所述第九電容(C_C6)的一端與所述第四開關(Q₄)的一端連接，所述第五電容(C_C2)的另一端、所述第六電容(C_C3)的另一端、所述第七電容(C_C4)的另一端、所述第八電容(C_C5)的另一端、所述第九電容(C_C6)的另一端均與所述第七NMOS管(MN7)的源極連接且連接接地端，所述第一開關(Q₁)的另一端、所述第二開關(Q₂)的另一端、所述第三開關(Q₃)的另一端、所述第四開關(Q₄)的另一端均與所述第七NMOS管(MN7)的漏極、所述第三比較器(COMP3)的反相輸入端連接，所述第三比較器(COMP3)的正相輸入端與固定基準源(V_REF)連接，所述第三比較器(COMP3)的輸出端與所述第一反相器(INV1)的輸入端連接，所述第一反相器(INV1)的輸出端(CLOCK_OFF1)與所述第六NMOS管(MN6)的柵極連接；

所述第一能量源功率點跟蹤電路(PV_MPPT)包括：第二采樣保持電路(SH2)、第四比較器(COMP4)、第二計數器(Couner2)、第二導通時間控制電路(T_ON2)；其中，所述第二采樣保持電路(SH2)的輸入端與所述第一能量源功率點跟蹤電路(PV_MPPT)的第二輸入端(V_PV1)連接，所述第二采樣保持電路(SH2)的輸出端與所述第四比較器(COMP4)的反相輸入端連接，所述第四比較器(COMP4)的正相輸入端與所述第一能量源功率點跟蹤電路(PV_MPPT)的第三輸入端(V_PV)連接，所述第四比較器(COMP4)的輸出端與所述第二計數器(Couner2)的輸入端連接，所述第二計數器(Couner2)的輸出端連接所述第二導通時間控制電路(T_ON2)的第一輸入端，所述第二導通時間控制電路(T_ON2)的第二輸入端與所述第一能量源功率點跟蹤電路(PV_MPPT)的第一輸入端連接，所述第二導通時間控制電路(T_ON2)的輸出端與所述第一能量源功率點跟蹤電路(PV_MPPT)的輸出端(T_{ON_PV})連接；

所述第二導通時間控制電路(T_ON2)包括：延時電路、脈沖發生器、RS觸發器、第一PMOS管(MP1)、第八NMOS管(MN8)、第二反相器(INV2)、第三電流源(I_BGR3)、第十電容(C_C7)、第十一電容(C_C8)、第十二電容(C_C9)、第十三電容(C_C10)、第十四電容(C_C11)、第五比較器(COMP5)、第五開關(Q₅)、第六開關(Q₆)、第七開關(Q₇)、第八開關(Q₈)，其中，所述延時電路的輸入端與所述第一能量源功率點跟蹤電路(PV_MPPT)的第一輸入端連接，所述延時電路的輸出端(T_DELAY)與所述脈沖發生器的輸入端連接，所述脈沖發生器的輸出端和所述RS觸發器的R端連接，所述RS觸發器的輸出端與所述第一PMOS管(MP1)的柵極連接，所述第一PMOS管(MP1)的源極與所述第三電流源(I_BGR3)的輸出端連接，所述第一PMOS管(MP1)的漏極與所述第八NMOS管(MN8)的漏極連接，所述第八NMOS管(MN8)的柵極、所述第二反相器(INV2)的輸入端連接至所述RS觸發器的輸出端與所述第一PMOS管(MP1)的柵極之間的節點(L)，所述第二反相器(INV2)的輸出端與所述第一能量源功率點跟蹤電路(PV_MPPT)的輸出端(T_{ON_PV})連接；所述第五比較器(COMP5)的反相輸入端連接至所述第一PMOS管(MP1)的漏極與所述第八NMOS管(MN8)的漏極之間的節點(M)，所述第五比較器(COMP5)的正相輸入端連接固定基準源(V_REF)，所述第五比較器(COMP5)的輸出端(CLOCK_OFF2)與所述RS觸發器的S端連接，所述第十電容(C_C7)的一端與所述第八NMOS管(MN8)的漏極連接，所述第十一電容(C_C8)的一端連接所述第五開關(Q₅)的一端，所述第十二電容(C_C9)的一端連接所述第六開關(Q₆)的一端，所述第十三電容(C_C10)的一端連接所述第七開關(Q₇)的一端，所述第十四電容(C_C11)的一端連接所述第八開關(Q₈)的一端，所述第十電容(C_C7)的另一端、所述第十一電容(C_C8)的另一端、所述第十二電容(C_C9)的另一端、所述第十三電容(C_C10)的另一端、所述第十四電容(C_C11)的另一端均與所述第八NMOS管(MN8)的源極連接且連接接地端，所述第五開關(Q₅)、所述第六開關(Q₆)、所述第七開關(Q₇)、所述第八開關(Q₈)的另一端均與所述第一PMOS管(MP1)的漏極與所述第八NMOS管(MN8)的漏極之間的節點(M)連接。