Page 38 - 第三代半導體明日之星---碳化矽功率元件近況與展望

DESIGN IDEAS
設計實例
小型太陽能PV電源的 串聯與並聯線性穩壓
作者:Stephen Woodward，EDN 特約作者
太陽能光電(PV)陣列似乎每天都在變得更便宜也更高效，這使其得以在再生能源和遠端供電應用中 越來越實用。儘管如此，任何給定陣列所產生的電壓都會隨著負載、入射光強度和溫度而顯著變化， 因此通常就需要某種形式的穩壓。
太陽能(solar)陣列性能明顯 受益於最大功率點追蹤(MPPT)和 開關式穩壓技術。但是對於小型陣 列而言，MPPT和開關式電路的額 外複雜性似乎就不合理了，因此線 性穩壓就成為更好且更簡單的選 擇。本設計實例將解讀此類系統， 重點關注串聯穩壓器拓撲與並聯 穩壓器拓撲的相對優勢。
加一個線性穩壓電路，從而在負 載電流從0到1A變化時保持恒定 的12V輸出。
R2:R3分壓器(Vsetpoint=200mV(R3/ R2+1))連接到Vout。因此，當
首先假設小型太陽能電池陣 列針對1A、12V—即12W輸出(在 完全直射的陽光下約為1kW/m2) 進行了最佳化，其光電轉換效率 為20%，因此其標稱面積約為 0.06m2或100in2。然後再為其添
如圖1和圖2所示，LM10 200mV內部基準(接腳1+8)提供 輸入偏置電流補償的R1=R2·R3/ (R2+R3)，從而驅動運算放大器 (op amp)的反相輸入(接腳2)，而 同相輸入(接腳3)則透過60:1的
腳6透通過限流電阻R4連接到 D45 PNP傳輸功率電晶體的基 極，因此當Vout<Vsetpoint時就會使 驅動電流和負載電流增加，而當 Vout>Vsetpoint時則會使它們減小。 在圖2 (並聯穩壓器)中，接腳6對 D44 NPN並聯電晶體的基極提供 驅動，因此當Vout>Vsetpoint時就會 使更多的陣列電流流入到地，而當
圖1給出了一個合適的串聯穩 壓器，而圖2則是一個相應的並聯 拓撲。為便於比較並聯穩壓相對於 串聯穩壓的優勢，兩種穩壓器所採 用的檢測/控制電路相同，均基於古 老的LM10組合基準+運算放大器。
Vout<Vsetpoint時，運該算放大器 的輸出(接腳6)將向負擺動，而當
Vout>Vsetpoint時則向正擺動。 在圖1 (串聯穩壓器)中，接
圖1:適用於小型太陽能電池陣列的串聯線性穩壓器。 圖2:適用於小型太陽能電池陣列的並聯線性穩壓器。
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