[发明专利]一种用于光能收集的集成转换器电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于光能收集的集成转换器电路，具体涉及一种用于光能收集的具有最大功率点追踪功能的升压型转换器集成电路。

背景技术

随着微型化技术的发展，可穿戴设备变得越来越普及。但是大部分的可穿戴设备仍使用大容量电池供电，限制了可穿戴设备的进一步小型化，而且电池频繁的充放电会降低设备的寿命。利用周围环境中的清洁能源实现自供电是解决这一问题的有效方案。其中，光能以其较高的能量密度成为一种普遍使用的清洁能源。

光伏电池的非线性特性使它在不同工作点的输出功率不同，而且不同光照和温度环境下光伏电池的输出特性曲线也会发生变化。因此，最大功率点追踪技术(MPPT)经常用在能量收集系统中来提高能量的转换效率。

在各种MPPT技术中，纹波控制技术(RCC)追踪速度快、精度高并且实现简单。然而， RCC不适用于高频开关能量转换器，这个缺点限制了RCC的应用。基于抖动纹波的MPPT 技术(DDRCC)将RCC技术和加入抖动的脉冲宽度调制技术(DDPWM)结合去追踪最大功率点，不仅能够增加MPPT的准确性，并且能够应用于高频开关的转换器。

用于便携式可穿戴设备中的转换器应该具有小的体积，并且为了提高能量收集的转换效率，转换器中控制电路功耗应该足够小。DDRCC的集成解决方案用于便携式可穿戴设备极具发展前景：一方面基于DDRCC的集成电路能够简化系统设计，降低系统功耗；另一方面DDRCC和传统的RCC技术相比，能够用于高频开关转换器，从而减小无源元件的体积，实现设备的小型化。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种基于DDRCC的集成解决方案和实现该方案的光伏能量收集转换器集成电路。

本发明采取的技术方案为：包括功率级模块、电压采样电阻R1和R2、电流采样电阻 Rsense、电压采样模块、电流采样模块、模拟乘法器、采样保持模块、动态比较器、加入抖动的数字脉冲宽度调制模块(DDPWM)、驱动模块、振荡器。

光伏电池输出端接电流采样电阻Rsense和电压采样电阻R1，Rsense的另一端接功率级模块，R1的另一端接电压采样模块的输入和电压采样电阻R2，R2的另一端接地，电流采样模块的两个输入端分别接电流采样电阻Rsense两端，电压采样和电流采样模块的输出端分别接模拟乘法器的两个输入端，模拟乘法器的输出端接采样保持模块的第一输入端，采样保持模块的两个输出端分别与动态比较器的第一输入端和第二输入端相连，动态比较器的输出端和振荡器的输出端分别接DDPWM模块的两个输入端，DDPWM模块的四个输出端分别接采样保持模块的第二输入端、采样保持模块的第三输入端、动态比较器第三输入端以及驱动模块输入端，驱动模块输出端和功率级相连。

所述的功率级模块包含：电感Lboost、输入储能电容Cin、N型功率管Mn、P型功率管Mp和输出储能电容Cout,电感Lboost的一端与输入储能电容Cin和电流采样电阻 Rsense相连，Lboost的另一端接功率管Mn的漏极以及功率管Mp的源极，功率管Mn的源极接地，功率管Mp的漏极接输出储能电容Cout以及负载，功率管Mn和Mp的栅极和驱动模块相连。

所述的DDPWM模块包括MUX，四位加法器、五位加法器一、抖动链表控制模块、五位加法器二、五位计数器、DPWM比较器、查找表控制模块、四位计数器、数字比较器、分频器一、分频器二。