【導(dǎo)讀】光伏系統(tǒng)通常包括一種儲(chǔ)能方式——電池或超級電容器——在沒有陽光或電源瞬變時(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——電池或超級電容器——在沒有陽光或電源瞬變時(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)減慢電壓感測速度，這對于穩(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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