【導(dǎo)讀】光伏系統(tǒng)通常包括一種儲(chǔ)能方式——電池或超級(jí)電容器——在沒(méi)有陽(yáng)光或電源瞬變時(shí)為負(fù)載提供電力。然而,在可行的情況下,無(wú)儲(chǔ)能系統(tǒng)是一種更環(huán)保的替代方案,具有更高的 MTBF。
光伏系統(tǒng)通常包括一種儲(chǔ)能方式——電池或超級(jí)電容器——在沒(méi)有陽(yáng)光或電源瞬變時(shí)為負(fù)載提供電力。然而,在可行的情況下,無(wú)儲(chǔ)能系統(tǒng)是一種更環(huán)保的替代方案,具有更高的 MTBF。
圖 1 所示的設(shè)計(jì)理念 是一種光伏穩(wěn)壓器,采用Bang-Bang 式開關(guān)模式運(yùn)行,可實(shí)現(xiàn)高效率。它易于擴(kuò)展,并且僅使用分立元件。
PMOS管M1導(dǎo)通、截止,對(duì)輸出電容C1充電。M1開路時(shí),光伏電源達(dá)到開路電壓,C1向負(fù)載放電;M1導(dǎo)通時(shí),光伏電源被鉗位到輸出電壓V O,C1再次充電。
光伏電源的 SPICE 模型由 I1-D1-R1-R2 給出,代表一串 30 個(gè)串聯(lián)的低功率硅太陽(yáng)能電池。
電路操作如下:由于 R3 和齊納二極管 D2 將 V GS設(shè)置 為 12V,因此M1 在啟動(dòng)期間開啟。隨著 C1 充電,齊納二極管 D3 上的電壓上升直至達(dá)到 10V,從而設(shè)置電壓參考電平。V O 繼續(xù)上升,直到由 Q3 和 Q4 組成的差分放大器的輸出打開 Q2 和 Q1,從而關(guān)閉 M1。
然后V O 逐漸減小,直到差分放大器的輸出不足以保持 Q2 導(dǎo)通。調(diào)節(jié)器無(wú)限期地保持 Bang-Bang 模式,輸出電壓由下式給出:
(1)
輸出電壓紋波和開關(guān)頻率可通過(guò)輸出電容器 C1 和反饋網(wǎng)絡(luò)電容器 C2 進(jìn)行調(diào)整。增加 C2 值會(huì)減慢電壓感測(cè)速度,這對(duì)于穩(wěn)定性目的而言可能是必要的,但也會(huì)增加輸出紋波。建議根據(jù)應(yīng)用在開關(guān)頻率和輸出電壓紋波之間取得平衡。
原型的波形如圖2所示。15V 輸出上的紋波小于 0.5 V P-P ,開關(guān)頻率略高于 25 kHz。
圖 2 穩(wěn)壓器波形。藍(lán)色:輸出電壓;綠色:輸入電壓;青色:M1 電流。
總而言之,該電路是一種簡(jiǎn)單但堅(jiān)固且多功能的解決方案,可從光伏電源獲得穩(wěn)定電壓。該設(shè)計(jì)可輕松適應(yīng)其他電壓或電流需求。
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