Bang-bang光伏调节器不需要磁性元件---凯利讯半导体

　　光伏系统通常包括能量存储装置 - 电池或超级电容器 - 在阳光不可用或电力瞬变期间为负载提供电力。但是，在可行的情况下，无需存储系统是一种环境友好的替代方案，具有更高的MTBF。

　　图1所示的设计思想是一个光伏电压调节器，以一种爆炸式切换模式运行，实现了高效率。它很容易扩展，只使用分立元件。

　　

　　图1 简单的自由运行光伏电压调节器(注：D2和D3是齐纳)。

　　PMOS晶体管M1导通和关断以对输出电容器C1充电。M1打开时，光伏电源开路电压

　　

　　，C1放电到负载; 当M1导通时，光伏电源被钳位到输出电压V O，并且C1再次充电。

　　I1-D1-R1-R2给出了光伏电源的SPICE模型，其代表串联的30个低功率硅太阳能电池串。

　　电路操作如下：由于R3和齐纳二极管D2将V GS设置为12V ，在启动期间M1接通。当C1充电时，齐纳二极管D3上的电压上升，直到达到10V，设置参考电平。V O继续上升，直到包含Q3和Q4的差分放大器的输出导通Q2和Q1，从而关断M1。

　　然后V O减小直到差分放大器的输出不足以保持Q2导通。调节器无限期地保持在爆炸模式，输出电压由下式给出：

　　

　　(1)

　　输出电压纹波和开关频率可以通过输出电容C1和反馈网络电容C2进行调整。增加C2值会减慢电压检测的速度，这对于稳定性而言可能是必要的，但也会增加输出纹波。根据应用推荐在开关频率和输出电压纹波之间取得平衡。

　　原型的波形如图2所示。在15V输出上，纹波小于0.5 V P-P，开关频率略高于 25 kHz。

　　

　　图2 电压调节器波形 蓝色：输出电压; 绿色：输入电压; 青色：M1电流。

　　总而言之，这个电路是一个简单而强大的多功能解决方案，可以从光伏电源获得稳压电压。该设计很容易适应其他电压或电流的需求。