TW201230610A - Switching circuits for extracting power from an electric power source and associated methods - Google Patents

Switching circuits for extracting power from an electric power source and associated methods Download PDF

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TW201230610A
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power supply
electronic power
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output
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TW100129635A
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Anthony J Stratakos
Michael D Mcjimsey
Ilija Jergovic
Alexandr Ikriannikov
Minassians Artin Der
Kai-Wei Yao
David B Lidsky
Marco A Zuniga
Ana Borisavljevic
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Volterra Semiconductor Corp
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Description

201230610 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種開關電路，特別是一種由一電子功 率源擷取電能之開關電路。 【先前技術】 光伏電池單元所產生之電壓係會隨著電流、電池單元 運作狀況、電池單元實體、電池單元缺陷及電池單元所受 光照而有所改變。應用於光伏電池之數學模型係如第1圖 所示，此模型輸出電流如下： / = /, -/〇{exp|^^|-l}--^^ (第一方程式）
其中Z II =光生電流 Rs =串聯電阻 Rsh =分路電阻 1〇 =反向飽和電流 n=二極體理想因子（理想二極體為1) q =基本電荷 k =波兹曼常數（Boltzmann’s constant) T =絕對溫度 1=於電池單元端之輸出電流 v =於電池單元端之電壓 對於在25°C的矽來說，kT/q = 0.0259伏特（Volts)。 4 201230610 標準電池單元之輸出電壓很低’且係根據用以製作此 電池單元之材質的能隙（band gap)所決定。電池單元之輸出 電塵大略只為石夕（Si)電池單元的一半’因而遠遠低於電池 充電或是驅動多數其他負載所需之電壓。因為基於如此低 電壓之故，典型上，電池單元是以串聯方式連結在一起而 成為一模組、或是一陣列，來達到產生比起單一電池單元 高出很多的輸出電壓。 真實世界中的光伏電池單元通常具有一或多個微小 的缺陷些電池單凡的缺陷可能會造成—模組中之電池 至電池間之串聯電阻Rs、分路電阻Rsh及光生電流^的不 匹配(nnsmatches)狀況發生。再者，於一系统中之電池單元 :照可能依據不同的電池單元而改變，甚至可能於一模組 不同的電池單元而發生改變。環境影響也可能對電 1择'池間之光照產生變化’包含樹木的影子投影、鳥糞 ==部份、灰塵、污泥及其他影響所造成的損害缺陷。 =的這些不匹配狀況可能為-天至-天的變化或是 的數小時的變化〜—個影子可能遮蔽一模組長達一 .. 第方程式可知，輪出電壓於零輸出電流時為最 佳’且輪出電壓V隨著輪φ ^ 味 箱』出電流I的增加而呈現非線性下 降。第2圖顯示於固定光 ,^ t ^ 與鄕丄 〜尤照下一光伏裝置隨著電流增加的 办響。當電流I於固定光昭 相曰 」 下增加時，電壓V會緩慢降低， 仁疋’當電流I增加到 捺屮. 接通光生電流IL之一輸出電流時， 輸出電壓V就會急迷下 「啤。同理，電池單元的功率P (由 5 201230610 電流乘以電壓所得）會如同電流i增加般的增加，直到下降 電壓v克服增加電流的影響為止，此時，若由此電池再繼 續增加電流I，則會造成功率P急速地減少。對於一給定 之光照’每一電池單元、模組、及陣列之電池單元及模組 因而具有一最大功率點（Maximum Power Point，MPP)，用 以代表由電壓與電流結合在此點具有裝置之輸出功率之最 大值。一電池單元、模組或陣列之MPP會隨著一天的光照 而改變，因此光生電流IL也會改變。一電池單元、模組或 陣列之MPP亦可藉由如此電池單元、模組或陣列之遮蔽狀 況及/或壽命等因素所影響。 藉由一最大功率點追縱（Maximum Power Point Tracking，MPPT)控制器的使用得以讓一光伏裝置可於其 最大功率點下運作。MPPT控制器係為一種裝置，用來決 定連結於此些輸入端之光伏裝置的MPP電壓及電流，並調 整其有效阻抗以維持此光伏裝置於此Mpp處。典型上， MPPT控制器於數個運作點下測量光伏裝置的電壓及電 流，並從每一運作點所測量之電壓及電流來計算功率，並 且決定這個運作點是否接近此Mpp。 當光伏電池單元以電性耦接在一起時，則可能很難使 這些光伏電池於各自之MPP下運作。舉例而言，第3圖顯 示四個光伏電池單元電性耦接成一串連電池單元串。沒有 二極體D1-D3或其他外加之電路，每一所述之電池單元可 攜帶相同之電流。上述之模組或陣列中電池間的光生電流 IL、有效分路電阻RSH、串聯電阻、及/或溫度等參數之變 6 201230610 化，可能造成於一串電池單元串中一電池單元c強之最大 功率點輸出電流處於—電流井（current well)，高於同串電 池串之另一電池C弱之最大功率點輸出電流。於一些狀況 下之一些陣列中，如果電池單元C強係於其MPP電流下運 作，則電池單元C弱就必須遭受到一高於其MPP電流的電 流，因而對此電池單元C弱造成損害。電池單元C«甚至可 能會反向偏壓，因而會消耗電流而不產生電流，或阻礙來 自同串電池單元的較佳產能電池單元的電流。所造成的影 響為一電池板或一串電池板之功率輸出被此串電池板中較 差產能之電池單元而限制其效率。 一些習知太陽能電池板具有旁路二極體（bypass diode) Dl，D2, D3，設置於模組階層、電池單元階層、或模組中 之一群電池單元階層中，如第3圖所示。此旁路二極體亦 可用以避免對此弱電池單元C II造成可能之損害，並可避 免此弱電池單元C弱由於此電池單元串中之較佳產能電池 而造成反向偏壓與電流阻障等現象，但是，伴隨同一旁路 二極體之此低效能電池單元和於同一群組之電池單元皆會 被繞過，導致電池單元C a與其群組中之電池單元所產生 之功率都會喪失。此外，從較佳產能之電池單元所產生之 功率也會由於前述之壓降而於此二極體中被消耗掉。如第 3圖所示，當一些模組可提供旁路二極體，例如二極體D2 通過單一電池單元，而於其他模組或系統則可提供二極 體，例如二極體D1則通過一群電池單元或甚至通過整個 模組，來取代通過單一電池單元的作法。現今市面上很多 201230610 模組提供旁路二極體以通過近乎一打電池之「六伏特 (6-volt)」區域。 於第4圖中所示之其他已知系統’係使用以分配每一 電池板、直流-直流（DC-OC)轉換器4002或直流-交流 (DC-AC)微反向器（microinverter)用以驅動一共用功率總 和高電壓匯流排（common power-summing high voltage bus) 4004 ’如第40圖所示。每一轉換器4002從一太陽能模組 4006中接收功率，每一模組具有複數個光伏電池4008，不 管電壓及電流為何，此模組4006皆具有於其MPP中產生 功率的潛在能力，並整流及輸出此功率於高電壓功率總和 匯流排4004中。自從模組不再以串聯方式連結後，則一模 組的低產能就不再影響到高效能模組之產能。再者，低效 能模組的潛在功率產能亦被總和於匯流排中而不會浪費。 與分佈方式有關議題’係為每一平板電壓轉換写竿構 使得此架構只有在電池板位階中才有助於達到Mpp，但是 在單一電池單元位階時就無法作用之如此結構。舉例而 言’即使是一電池板中之單一電池單元損壞或是部份被遮 蔽，則整個電池板可能就不再傳送其他電池單元全電位功 率。電池單元也可能因為製造變化而出現不匹配狀況，例 如不同的污潰或老化都如同損壞及陰影。美國專利申請案 公開號第2009/0020151號提出利用區域轉換器以驅動並 聯方式連結之DC或AC功率總和匯流排的變化方案。 尚有另外一個方案揭露於美國專利申請案公開號第 2008/0236648號中，其中光伏電池單元群組所產出之功率 201230610 被饋入於個別地MPPT DC-DC轉換器，以產生定值之一電 流於一電壓下通過陣列中所有DC-DC轉換器，每一轉換 器可依據所接附之光伏裝置取得功率。此DC-DC轉換器 之輸出係以串聯方式連結。 多接面光伏電池單元中之各個接面亦可能很難於其 各自之最大功率點下運作。多接面光伏電池具有兩個或更 多不同類型之接面以垂直方向疊合，且每一接面預期以回 應不同波長之光線。舉例而言，兩接面光伏電池單元典型 上具有一頂部接面係由具有大能隙之物質所製成，因此吸 收相對短之波長且其最大功率點位於相對高電壓處、及一 底部接面具有較小能隙，因此吸收相對長之操作波長且其 最大功率點位於相對低電壓處。 多接面光伏裝置的電池單元通常於製程時，即以串聯 方式電性耦接，而不是從電池單元間取出一導體。當此結 構簡化了電池單元的連結，不匹配串聯連結之光伏電池單 元的輸出就會因為相同的理由而被限制，造成無效率的結 果；其中有效率之輸出電流可藉由這些疊合式電池單元之 最低電流輸出來決定。這個狀況會由於每天所接收之光線 的色彩或波長分佈的變化以及不同類型或效能之疊合式電 池單元而變得更加嚴重。一給定接面之多接面電池單元亦 可因為缺少一旁路二極體（例如一二極體）導致超量電流而 造成損害。 於已被研究之多接面光伏裝置中，還有這些疊合式電 池單元會具有一低電阻值並電性接觸至接面間之一邊界， 201230610 並導致接面因而分離。舉例而言，請參閱期刊論文 MacDonald，Spectral Efficiency Scaling of Performance Ratio for Multiiunction Cells. 34 IEEE—Photovoltaic Specialist Conference, 2009, pg. 1215-1220. 【發明内容】 相關申請案 本申請案係相關於西元2010年8月18日申請之美國 暫時專利申請案第61/375,012號，且作為申請專利範圍之 優先權，將此申請案聯結於此作為參考。 於一實施例中，一種電子供電系統包含N個電子供電 源及N個開關電路，其中N為大於一之整數。每一開關電 路包含：一輸入埠，電性耦接至N個電子供電源中所對應 之一電子供電源、一輸出瘅、及一第一開關裝置，適用以 切換於其導通狀態與未導通狀態之間，用以由輸入埠轉換 電能至輸出埠。上述N個開關電路之輸出埠以並聯方式電 性輕接，並耦接至一負載>乂建立一輸出電路。N個開關電 路各自使用此輸出電路之/互連電感作為此開關電路之一 主要儲存電感。 於一實施例中，一種I子供電系統包含N個電子供電 源及N個開關電路，其中N為大於—之整數。每一開關電 路包含：一輸入埠，電性辦接至N個電子供電源中所對應 之一電子供電源、一輸出痒、及一第一開關裝置，適用以 切換於其導通狀態與未導適狀態之間，用以由輸入埠轉換 電能至輸出埠。上述N個開關電路各自使用對應於由至少 201230610 串聯連結其輸入埠與其所對應之N個電子供電源中之一電 子供電源所形成之一輸入電路之一互連電感作為此開關電 路之一主要儲存電感。 於一實施例中，一種電子供電系統包含N個光伏裝置 與N個開關電路，其中N為大於一之整數。每一開關電路 包含：一輸入埠，電性耦接至N個光伏裝置中所對應之一 光伏裝置、一輸出埠、及一第一開關裝置，適用以切換於 其導通狀態與未導通狀態之間，用以由輸入埠轉換電能至 輸出埠。N個開關電路之輸出埠以串聯方式電性耦接，並 耦接至一負載以建立一輸出電路。所述系統進一步包含： 一系統控制裝置，係包含：（1)一電晶體，以串聯方式電性 耦接至輸出電路；（2)—電流感測次系統，建構以產生一電 流感測訊號，係用以表示流經此輸出電路之電流量；及（3) 一控制次系統，建構以至少部份根據此電流感測訊號以控 制流經此輸出電路之電流得以控制此電晶體。 於一實施例中，一種電子供電系統包含：第一電子供 電源及第二電子供電源，以串聯方式電性耦接。第一電子 供電源具有產生具有一第一數值之一最大電流之能力，及 第二電子供電源具有產生具有一第二數值之一最大電流之 能力，其中第二數值小於第一數值。這個系統進一步包含： 第一開關電路及第二開關電路，可運作以致能最大功率點 追蹤。第一電子供電源、第二電子供電源、第一開關電路 及第二開關電路係電性耦接以致使第一開關電路及第二開 關電路可共同運作以至少實質上最大化由第一電子供電源 11 201230610 與第二電子供電源所擷取之電能量。 於一實施例中，一種電子供電系統包含N個光伏電池 串，其中N為大於一之整數。每一光伏電池串包含複數個 光伏裝置及複數個直流至直流轉換器，係具有輸出埠以串 聯方式電性耦接至一電池串優化器。每一直流至直流轉換 器適用以至少實質上最大化由複數個光伏裝置中所對應之 一光伏裝置中所擷取之電能，且每一電池串優化器適用以 接合其所對應之電池串至一共用匯流排。 於一實施例中，一種電子供電系統包含N個光伏電池 串，其中N為大於一之整數。每一光伏電池串包含複數個 光伏裝置及複數個直流至直流轉換器，具有輸出埠以串聯 方式電性耦接至一電池串反向器。每一直流至直流轉換器 適用以至少最大化由複數個光伏裝置中所對應之一光伏裝 置中所擷取之電能，且每一電池串反向器適用以接合其所 對應之電池串至一共用交流電流匯流排。 於一實施例中，一種電子供電系統包含N個開關電 路，其中N為大於一之整數。每一開關電路包含：一輸入 埠、一輸出埠，包含一第一輸出端及一第二輸出端、及一 第一開關裝置，適用以切換於其導通狀態與未導通狀態之 間。N個開關電路之輸出埠以串聯方式電性耦接至一負載 以建立一輸出電路。於此開關電路之一第一操作模式中， 每一開關電路適用以致使其第一開關裝置切換於其導通狀 態與未導通狀態之間，以由輸入埠轉換電能至輸出埠；且 於此開關電路之一第二操作模式中，每一開關電路適用以 12 201230610 分路其第一輸出端與第二輸出端。 於一實施例中’一種電子供電系統包含一光伏裝置及 一開關電路。此開關電路包含：（1)·一輸入蜂，電性輕接至 光伏裝置；（2)—輸出埠’用以電性輕接至一負載；（3)一第 一開關裝置’適用以切換於其導通狀態與未導通狀態之 間，用以由輸入埠轉換電能至輸出埠；及一控制器，適 用以致使第一開關裝置以大於200千赫（kilohertz)之一頻 率切換於其導通狀態與未導通狀態之間，以至少實質上最 大化傳送至此負載之一電能量。 於一實施例中，用以由N個電子供電源擷取電能之一 系統，所述N個電子供電源包含N個開關電路，其中N 為大於一之整數。每一開關電路包含··（1)一輸入埠，用以 電性耦接至N個電子供電源中所對應之一電子供電源；（2) 一輸出埠，用以電性耦接至一負載；（3)—第一開關裝置， 建構以切換於其導通狀態與未導通狀態之間，用以由輸入 埠轉換電能至輸出埠；及(4)一控制器，建構以控制第一開 關裝置之切換，以至少實質上最大化由N個電子供電源中 所對應電性耦接至此開關電路之一輸入埠之一電子供電源 中所擷取之電能量。此系統進一步包含：至少—額^開關 電路，建構以串聯方式或並聯方式任一種方式電性耦接至 Ν個開關電路中至少二個開關電路之輸出埠。 於一實施例中’一種電子供電系統包含以並聯方式電 性耦接之Ν個電池串，其中Ν為大於一之整數。每一電池 串包含複數個光伏裝置及複數個開關電路。每—開關電路 13 201230610 包含：（1)一輸入埠，電性耦接至複數個光伏裝置中所對應 之一光伏裝置；（2)—輸出埠；及（3)第一開關裝置及第二開 關裝置，以串聯方式電性耦接通過輸入埠，其中當第一開 關裝置位於其未導通狀態時，第二開關裝置亦電性耦接通 過輸出埠，並適用以對流經輸出埠之電流提供一路徑。所 述輸出埠以串聯方式電性耦接於N個光伏電池串中各自對 應之光伏電池串。每一開關電路使用包含其輸出埠之一電 路之一互連電感作為此開關電路之一主要能量儲存電感。 【實施方式】 在此揭露之系統及方法係可被用以助於最大化由具 有非線性功率曲線之一電子供電源所擷取之電能量，例 如：一光伏裝置、一電丨也、或一燃料電池。舉例而言，如 此系統及方法係與先前典型解決方法相比較為簡單並需要 較低之成本，藉此潛在使得MPPT於每一電池單元之基 礎，以先前MPPT解決方法通常因為其高成本及複雜度而 無法實施。需說明的是，為了使圖式說明清楚之目的，於 圖式中之一些元件可能沒有依據其實際尺度繪製。一元件 之特定範例中可能會使用括號中加入數量來表示（例如：電 子供電源402(1))，而若無使用括號中加入數量表示則代表 任一如此之元件（例如：電子供電源402)。 第4圖顯示一電子供電系統400，係包含N個電子供 電源402，其中N為大於一之整數。舉例而言，電子供電 源402為光伏裝置，並可具有或不具有光線集中光學結 構，例如：個別光伏電池單元、一或多接面光伏電池單元 14 201230610 之個別接面、或是包含數個電性連結置光伏電池單元之_ 組（例如：複數個光伏電池單元以串聯方式及/或並聯方式 電性耦接）。於一些實施例中，電子供電源402為一或多個 光伏電池板之光伏裝置、或是一光伏裝置之次模組，其中 每一次模組係為包含數個光伏電池單元以串聯方式及/或 並聯方式電性耦接之一光伏電池板之次組合。舉例而言， 於一實施例中’每一電子供電源402係為於一光伏電池板 中之一或多排及/或一或多列之電池單元所串聯結合而 成。其他範例之電子供電源402包含燃料電池與電池。 系統400更包含N個開關電路404。每一開關電路404 包含一輸入埠406’輕接至所對應之一電子供電源402、及 一輸出埠408 ’電性麵接至一負載。如下所述’每—開關 電路404係建構以至少實質上最大化由其所對應之電子供 電源402擷取電能並傳送至一負載。因此，開關電路404 係建構以操作其所對應之電子供電源4〇2至少實質上於其 最大功率點。 輸出埠408係以串聯方式電性耦接於一負载410，例 如一反向器（inverter)，以形成一封閉電路，其後係稱為輸 出電路410。每一輸出埠408就如同負载41〇，會由於其串 聯連結之故而攜帶相同之輸出電流1〇。輸出電路412具有 一電感，並以一單一電感器416來代表顯示，弟例而言’ 其結果係由一或多個分離之電感器内部及/或外部至開關 電路404並以串聯方式耦接於輸出電路412。遽擇性地’ 輸出電路電感416係主要或全部由互連電感所解成，即為 201230610 導線之電感或是其他導體，如匯流排閂連結元件（例如輸出 埠408、負載41〇)，以形成輸出電路412。舉例而言，第 41圖顯示一電子供電系統41〇〇，其為系統400之一實施 例’其中輸出電路412電感包含互連電感4102。 每一開關電路404包含各自對應之一第一開關裝置 418，其被建構以切換於其導通狀態及其未導通狀態之間， 以由輸入埠406轉換電能至輸出埠408。因此，第一開關 裝置418可被視為一「控制開關」，因為它的運作可被改變 以控制由輸入埠406轉換至輸出埠408之電能。一開關裝 置的導通時間對其未導通時間之比率通常指的是此開關裝 置之工作週期（duty cycle, D)。於本文中，一開關裝置可包 含為一雙極接面電晶體、一場效電晶體（例如一 N通道或P 通道金屬氧化物半導體場效電晶體（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET)、如一侧向 擴散金屬氧化物半導體電晶體（Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor Transistor，LDMOS)、一 接面場效電晶 體、一金屬氧化物半導體場效電晶體）、一絕緣閘雙極接面 電晶體、一閘流體(thyristor)、或一矽控整流器，但並不限 於此。 第一開關裝置418典型於至少2〇 kHz之頻率下進行切 換，以致使開關電流導致之元件運動所產生聲音結果係為 人力可認知之一頻率範圍之上。於一高切換頻率（例如：至 少20 kHz)了運作之開關裝置418，而非在一較低切換頻 率，可助於（1)較小之能量儲存元件的使用（例如：於輸入 16 201230610 端及負載端之輸出電路412電感及過濾電容器）；及/或（2) 漣波電流及漣波電壓量的減少。 此外，亦可優先操作開關裝置418於一顯著高於2〇 kHz之較高頻率中以最大化傳送至負載410之電能。特別 是，進入每一開關電路404之輸入電流具有一漣波元件， 其可減少各自電子供電源402之效率。特別是，越大的漣 波電流量，可自電子供電源402提供更多的對應於其最大 功率點之均方根(RMS)電流量。因此，電子供電源402之 效率可藉由增加切換頻率所增加，這是因為漣波電流量通 常會隨著切換頻率的增加而減少。然而，增加切換頻率典 型上會於開關電路404中增加切換損失。因此，典型上有 一適當的切換頻率範圍則可最大化傳輸至負載410之電能 量。於一些實施例中之開關電路404及電子供電源402， 最大功率轉換會發生於第一開關裝置418之切換頻率約為 500 kHz至800 kHz之範圍。於一高頻率下運作之開關裝 置418，例如至少200 kHz，亦可具有可使用相對小、不昂 貴及/或可靠之輸入電容器及/或輸出電容器，例如：多層 陶瓷電容器。舉例而言，於一些實施例中，切換頻率係足 夠高以致使由開關裝置開關時所產生之漣波電流主要藉由 多層陶瓷電容器所過濾掉。與慣用之MPPT系統相反，典 型上操作於實質上較低之切換頻率，如此則必須要使用相 對大型、昂貴且不可靠之輸入電容器及輸出電容器’例如： 電解液電容器。 於一些實施例中，每一個第一開關裝置418於各自固 17 201230610 定頻率下切換，且於兩埠406, 408間之功率轉換可藉由脈 衝寬度調變（Pulse Width Modulation, PWM)所控制。於 PWM中，第一開關裝置418之工作週期係可改變以控制 於輸入埠406與輸出埠408間之電能轉換。然而，於一些 實施例中，第一開關裝置418之切換頻率係改變以控制電 能轉換’例如於低電能運作狀態之期間，其中在一變化頻 率下運作可較於一固定頻率下運作更有效率。一範例為可 變頻率操作模式係為脈衝頻率調變（pulse Frequency Modulation，PFM) ’其中切換頻率係可改變以控制從埠406 至槔408之電能轉換。 於一些實施例中’其中開關電路404藉由FWM所控 制，每一第一開關裝置418之開關轉換係以相位取代成每 一其他開關裝置418 ’以使得由每一開關電路404所產生 之漣波電流至少部分地刪除掉由每一其他開關裝置4〇4所 產生之漣波電流。舉例而言’於一些實施例中，係包含三 開關電路404 ’各自以PWM所控制，每一第一開關裝置 418的開啟耩由從其他第一開關裝置418的開啟之12〇度 相位所取代。於另一些實施例中，切換頻率係有目的地以 鬆散方式所控制致使切換頻率將有可能改變於開關電路 404之實例中，藉此助於減少由複數個開關電路4〇4同時 切換所導致之漣波電流及瞬變電流。舉例而言，如果N個 開關電路404之輸出埠408係以串聯方式電性耦接，則當 每一開關電路404之切換頻率為亂數時，相較於它們為同 步切換時，所輸出電流量1〇之漣波可藉由以N的方根因 201230610 子減少。於一些實施例中，切換頻率係允許以藉由開關裝 置404之實例間之至少百分之十所改變，以助於達到於很 多實例間之切換頻率的有效亂數。舉例而言，如此對切換 頻率之鬆散控制可藉由使用具有鬆散的容差規格之元件來 達成，例如：以20%容差電阻器取代1%容差電阻器。 每一開關電路404更包含一外加開關裝置或一二極 體，係當第一開關裝置418於其未導通狀態之期間，提供 一旁路路徑予輸出電流1〇至旁路第一開關裝置418。舉例 而言，於第4圖所示之實施例中，一二極體419係以並聯 方式電性耦接至每一輸出埠408以提供一旁路路徑。例 如，二極體419係為一蕭特基二極體（schottky diode)，用 以最小化前向壓降。於一些實施例中，二極體419係藉由 一第二開關裝置所取代或補充一第二開關裝置以減少相較 於單獨使用二極體419所造成之於此旁路路徑中之損失。 舉例而言，二極體419可為一電晶體之内接二極體（body diode)以並聯方式電性耦接於輸出埠408。如同另一範例， 一分離之第二開關裝置可以並聯方式電性耦接於二極體 419 ° 每一開關電路404更包含一中間開關節點420，係為 至少二個不同電壓階層間之至少一部分由於第一開關裝置 418切換於其導通狀態與未導通狀態之間所產生之轉換。 於一些實施例中，中間開關節點420係直接電性連接至其 所對應之第一開關裝置418，如第4圖所示。於其他實施 例中，例如一或多個元件如一變壓器（圖未示），係由其所 19 201230610
420。耦接於 並對應於第7 每一開關電路404額外包含— 一控制器422，係控制第
輸出電路電机I。可被視為近似於連續於第—開關裝置彻 之工作週期之改變與主要從於開關電路電流輸出電壓v〇 之平均值（Vo—avg)中之變化導致開關電路電流輸出功率結 果之任何變化間之定值，如同輸出功率為電流ι〇與v〇—avg 之產物。由電子供電源402所擷取之電能將等同於開關電 路之輸出功率，並減去於開關電路4〇4中之損失。因此， 控制器422調整第一開關裝置418之工作週期以炱少實質 上最大化Vo一avg。藉由最大化v〇_avg，開關電路輸出功 率就如同由各自之電子供電源402所擷取之電能，係為至 少實質上最大化。 於一些實施例中，輸出電壓Vo實際上為一 J：流(DC) 電壓，且控制器422藉由直接調整Vo以決定v〇jvg。然 而，開關電路403之很多實施例並未包含一輸出過濾、器’ 且它們的輸出電壓係為相同於一開關電壓Vy，其為於中間 開關節點420與一功率軌(power rail) 424間之一電壓。於 20 201230610 如此之實施例中，控制器422藉由最大化一開關節點電壓 Vy之平均電壓值（Vy avg，係以v〇—avg來推導得出）得以 最大化V〇_avg。功率軌422依據於開關電路4〇4之架構可 分為一正向功率執或一負向功率軌。於如第4圖所示之實 施例中，功率軌424係為一負向功率軌，就如同下方對應 第6圖所描述之實施例中，Vy為從中間開關節點至此功率 軌之電壓。然而，於一些實施例中，此參考節點係為正向 功率軌，就如同下方對應於第5圖所描述之實施例中，力 為由此功率軌輸入至中間開關節點之電壓。 因此，每一開關電路402至少實質上藉由最大化％ avg以最大化由其所對應之電子供電源所掏取之電能 :(例如：藉由最大化Vy—avg，其以V〇一avg所表示），假 °又Ιο於第一開關裝置418之連續工作週期下保持實際上未 改變。需理解的是，對如此Μρρτ功能，並無功率計算之 而求，藉此潛在地使開關電路404不需要功率計算硬碟、 =體、及/或軟體，用以決定電壓及電流之產生，就如同典 型上先前技術中之MPPT系統所要求。開關電路4〇4之二 些實施例係可因此相較於先前技術中之典型Μρρτ控制器 更加簡化及/或更低成本，藉此潛在地使得MPPT位於每一 電池單元基礎上，對於先前技術中之Μρρτ控制器通常因 為其價格與複雜度而無法實施。 然而’需理解的是，雖然開關電路404不需要電流測 量或對應於實際之MPPT之功率計算機能，但開關電路=4 並不排斥包含如此之機能。舉例而言，開關電路之另一實 21 201230610 施例可利用對電壓及電流兩者之測量以達到更加精準 MPPT及/或實際之MPPT應用，其中負載41〇導致輸Z電 路電流1〇急速之變化。如同另一範例，開關電路4〇4之一 些實施例可包含電流測量電路，以藉由反轉電流阻障達到 溢電流防護及/或二極體仿效。 如上所述’控制器422操作更快於輪出電路電流1〇之 變化。特別是，藉由一給定比例之工作週期改變，1〇會相 對於藉由一較小比例（理論上為一相當小之比例）之正常運 作範圍量而改變。如此關係式係可藉由輸出電路412電感 之相對大數值之使用及/或藉由改變一相對快之比率之工 作週期，以使得1〇具有限制機會以連續改變工作週期之改 變。然而’為了更加精準地追蹤電子供電源4〇2iMpp， 工作週期必須不能被改變成快過於工作週期中之一改變之 後的短暫排程。特別是，於工作週期之一改變導致依據一 時間常數之循環，係根據於電子供電源4〇2之有效電阻及 電子供電源402之旁路電容（圖位示）。亦需注意的是，於 此實施例中，負載410至少近似於一固定電流負載，輸出 電路412不需具有一大電感值。 開關電路404之一些實施例具有一或多個操作模式。 如此之實施例包含一最大功率點追蹤開關模式（Μρρτ switching mode)，其中，開關電路404之操作如上所述， 用以至少實質上最大化由其所對應之電子供電源4〇2掏取 之電能量。然而，如此之實施例具有一或多個額外之操作 模式，例如：三種狀態模式（tri-state mode)，典型上當所對 22 201230610 應之電子供電源402之輸出電能太低’無法令一開關電路 404作適當地運作時（例如：當電子供電源402之輸出電能 太低，而不能開啟通過二極體4丨9之一旁路電晶體广則可 利用開關電路404於不同操作模式。一開關電路404於其 三種狀態模式之運作中係被關閉（例如··其第一開關裝置 418未被開啟），但是’開關電路不論如何皆會為ι〇提供一 路徑以繞過此開關電路’以致使其他開關電路4〇4可以繼 續提供電能至負載410端。如此旁路路徑可藉由於開關電 路404中之二極體419所提供，舉例而言，於一些實施例 中’第一開關裝置418包含一場效電晶體，且當開關電路 被關閉時’此電晶體之内接二極體為I 〇提供一旁路路徑。 於一些實施例中，二極體419係為蕭特基二極體以提供一 低壓降之旁路路徑。 開關電路404之一些實施例包含一旁路模式，典塑上 係藉由使用此開關電路於當其所對應之電子供電源^'〇2之 輸出電能太低無法提供足夠電能至負载41〇端，轳昱有足 夠之電能以運作控制器422的時候。於此旁路^，控 制器4 2 2使得-開關裝置並聯於二極體4 i 9 ι 〇 一旁 料握。選擇性地，—關裝置表面上位於零電壓，例如 :空乏式電晶體’其可以並聯方式設置於 9或取 代二極體419以提供—批蔽收太必& ^ 路桓切、諸 旁路徑，並藉此致使此旁 、式運乍，甚至於供電源402之輪出雷处女/而益沐 使控制器422運作的狀況下，因 ‘=二 必要。當可使用此旁路模式時係通常傾 23 201230610 模式，這是因為通過開關裝置電壓於開啟時之壓降典型上 係低於二極體正向壓降之狀況。其他範例中，一開關電路 404可於一旁路模式下運作，包含：（1)當由輸入埠406轉 換至輸出埠408間之電能係低於一臨界值時；（2)當流入輸 入埠406之電流量係低於一臨界值時；（3)當流出輸出埠 408之電流超過一臨界值時；（4)當開關電路404之溫度超 過一臨界值時；（5)當通過輸入埠406之電壓量下降低於一 臨界值時；及/或（6)當通過輸入埠406之電壓量超過一臨 界值時。開關電路操作模式之其他範例係討論於下文中， 並對應於第17圖。 於一些實施例之系統400中，負載410要求通過此負 載之電壓Vload對此負載所導通之輸出電流1〇係為一最大 值。如此負載之範例係包含電池充電系統及其他市電並聯 反向器。於如此之實施例中，數個開關電路404係隨意地 同步，致使其第一開關裝置418於同一時間下起初被開 啟，並使得Vload提高至一臨界值，此臨界值由負載410 對導通之輸出電流1〇所要求。 開關電路404之一些實施例係包含外加架構，例如： 溢溫防護、溢電壓防護、及/或溢電流防護。舉例而言，於 一些實施例中，控制器422係適用以監測開關電路404之 溫度，並且關閉此開關電路，或者，操作此開關電路於一 旁路模式以回應一溢溫狀況。如另一範例，於一些實施例 中，控制器422適用以監測通過輸入埠406之電壓量，且 如果輸入電壓量超過一臨界值則關閉此開關電路。如另一 24 201230610 範例，於一些實施例中，控制器422係適用以控制第一開 關裝置418之運作以限制藉由開關電路404所提供之電流 量。 開關電路404之特定範例及其應用係如下文所討論。 然而，需理解的是，開關電路404可具有有別於下文中所 討論内容之架構。 第5圖係顯示一電子供電系統500，其包含N個電子 供電源502，例如光伏裝置或燃料電池，以及N彳固電子開 關電路504，其中N係為大於一之整數。開關電路504係 為第4圖中所示之開關電路404之一實施例，且每一開關 電路504包含一輸入埠506及一輸出埠508。每一輸入埠 506包含一第一輸入端510及一第二輸入端512,並分別電 性耦接至各自所對應之電子供電源502之負極端514及正 極端516。第一輸入端510及負極端514形成為一負極輸 入節點518之一部分，且第二輸入端512與正極端516形 成為一正極輸入節點520之一部分。每一輸出埠508包含 一第一輸出端522及一第二輸出端524。第一輸出端522 係電性耦接於一中間開關節點526(類比於第4圖所示之中 間開關節點420)，且每一第二輸出端524係電性耦接於正 極輸入節點520。每一輸出埠508係以串聯方式電性耦接 於一負載528 (例如：一反向器）以形成一封閉電路，其後 稱之為輸出電路530。 開關電路504具有一降壓型式拓墣。特別是，每一開 關電路504包含一第一開關裝置532，其類比於第4圖所 25 201230610 示之第一開關裴置418， 中間開關節點526之間、.接於第〜輸入端510及 開關裝置534及一控^每一開關電路叫更包含-第二 置议及第二開關裝置5:之6運:建=制第-開 =::nr 及 弟一開關裝置534得 代，以使得當正向偏壓極體取 此二極趙至正極輸入節^由中間開關節點汹流經 開關電路5〇4相對於傳統降壓型式拓壤為反向在於 其輸出(輸出，端522, 524)係電性輕接於正極輸入節點52〇 及中間開關節點526之間，用以取代由中間開關節點526 及負極輸入節點518間如於一傳統降壓型式拓墣。因而， 第一開關裝置532,用以取代第二開關裝置534,作動如一 控制開關。開關電路504具有一開關節點電壓Vy5，其類 比於第4圖所示之開關節點電壓Vy，並於正極輸入節點或 正向功率軌520及中間開關節點526之間。開關電路504 亦具有一輸出電壓Vo5通過輸出端524, 522。於如第5圖 所示之實施例中’係不包含一輸出過濾器應用於每一開關 電路504，Vy5係與Vo5相同。Vo5_avg係為Vo5之平均 值’並與第一開關裝置532之工作週期成正比。當第一開 關裝置532被關閉時，第二開關裴置534為輸出電路電流 1〇5提供一路徑（類比於第4圖所示之1〇)。具體上，當第一 開關裴置532被開啟時，由於輸出電路530中電感540的 存在’電流1〇5將提高。當控制器536關閉第一開關裝置 26 201230610 532 ’電感540避免電流I〇5突如其來地變化。第二開關裝 置534因此開啟以對電流1〇5提供·-硌徑’使之降低，直 到電流1〇5達到零或第一開關裝置532重新開啟兩者之— 種達成為止。因此，第一開關裝置532反第二開關裝置534 共用運作以從輸入埠506轉換電能奚輸出埠508。 於一些應用中，開關電路504之反向降壓型式拓墣較 優於一非反向降壓型式拓墣。特別是’被理解於报多應用 中，Vo5_avg將可趨近於電子供電源502之電壓’且工作 週期將因此變大。於如此之情況中，開關裝置係為互補式 MOSFET，其可望將第一開關裝置532 ’而不是第二開關 裝置534，作為控制開關，就如同典类上將第一開關農置 532植入作為一 N通道MOSFET，輯為第二開關裝置534 簡單。N通道MOSFET通常優於P通遘M〇SFET ’這疋因 為N通道MOSFET通常相對於P通遘M〇SFET具有—較 低通道電阻。 於第5圖所示之實施例中，f幵1關轉換器5〇4不包含— 獨立式能量儲存電感器。取而代之，開關轉換器504分享 能量電感504於輸出電路530中，真V〇5具有一大的AC 元件。電感540於圖中被繪製為一單一電感器，但其可包 含一或多個分離之電感器、及/或導線之互連電感' 或其他 導體連接元件（例如：輸出埠508)以形成輸出電路530。於 一些實施例中，使用互連電感以取代分離之電感器可降低 電子供電系統5〇〇之成本及/或尺寸。舉例而言’第42圖 所顯示之一電子供電系統4200,其係為系統5〇〇之一實施 27 201230610 例，其中電感540包含互連電感42〇2。例如，第一開關裝 置532及第二開關裝置534係建構以致使其切換頻率足夠 高以允許應用於互連電感，如一主要能量儲存電感54〇。 於任意實施例中，一或多個開關電路5〇4包含一或多個分 離之電感器（圖未示）’並以串聯方式電性耦接於其輸出端 522, 524 ’使得開關節點電壓Vy5不同於v〇5。 於第5圖所不之實施例中，開關電路5〇4亦未包含一 輸出過濾電容器通過個別輪出端524, 522。取而代之，開 關電路504共享一共用輸出過濾電容542，其表示為一或 多個電容器以並聯方式電性耦接於負載528。然而，開關 電路504並未排斥包含其所擁有之輸出過濾電容器，且如 此之電容器可被包含以增加於共用輸出過濾電容器542 中、或用以取代共用輸出過濾電容器542。如果一開關電 路504包含其所擁有之輸出過濾電容器，則此開關電路必 須亦包含其所擁有之輸出電感器。舉例而言，每一開關電 路可包含各自所對應之一輸出電感器及一輸出過濾電容 器，其典型上具有一小電容，以附加於共用輸出過濾電容 器542中。 可要求一電容器544依據電子供電源502之特性以通 過每一電子供電源5〇2，舉例而言，如果電子供電源502 係為一光伏裴置，電容器544通常被要求以避免從開關電 路504產生之漣波電流所導致降低光伏裝置之效能。於光 伏應用中，決定電容器544之一預期數值典型上將要求介 於光伏裝置效能及快速調整Μρρτ之間之交換。異體上， 28 201230610 大數值之電容器544係提高光伏裝置之效能，而小數值之 電容器544典型上會加快控制器536之運作。第—開關| 置532及第二開關裝置534之一切換頻率亦可被增加以降 低漣波電流量’並藉此提高光伏裝置之效能。雖然所顯系 之電容器544外加於開關電路504，但此電容器亦可選擇 性地被整合於開關電路504中。 控制器536改變第一開關裝置532之工作週期以回應 開關節點電壓Vy5之平均值對最大之v〇5 一 avg之一變化。 如第4圖所示之電子供電系統400，控制器536操作快過 於輸出電流1〇5中一預期變化。因此，輸出電流1〇5對應 於連續於工作週期中之改變中依舊實質上未變化，且控制 器536藉由最大化V〇5_avg以至少實質上最大化由電子供 電源502擷取之電能。然而，需注意的是’如果開關電路
504包含一輸出電感器及電容器會致使v〇5實際上為一 dC 電壓，控制器536可任意地被建構以直接監測並最大化 Vo5 ° 如下文中所描述，開關電路504之—些實施例係建構 以致使第一開關裝置534連續地對分路輪出端522, 524導 通，藉此分路至輸出埠508，並且當電子供電源5〇2之產 月t*為低電能或無電能的狀態時，可對流緩供電源5 〇2之電 流1〇5提供一分路或旁路路徑。舉例而言，如果電子供電 源502係為一光伏裝置’並由於被遮閉之故而只能產生低 電能，開關電路504之如此之實施例造成第二開關裝置534 連續導通以防止流經此光伏裝置之電流，藉此避免在光伏 29 201230610 裝置中之功率損失，且避切此光伏裝置#損害之可能 性m、的疋，將具有第二開關裝置咖之旁路電子供 電源502 ’以取代一二極體，可改良電子供電系統5〇〇的 效率’其中第二開關裝置攻典型上具有小於二極體之一 正向電壓降。 第6圖顯示一電子供電系統刪，係為電子供電系統 400之另β實施例。系統6GQ係相似於第$圖所示之系統 〇仁疋系、、统600之p肩關電路具有一標準（未反向）降壓 ，式拓墣’以取代—反向降壓型式拓墣。系統_包含^ ^子ί電源_、及各自所對應之—開關電路刪電性 子供電源602，其中ν係為大於-之整數。 母一開關電路604包含—輸入埠祕 端61〇及第二輸入端608， 2第輸入 源，之正極端614及負極端m接於電子供電 極端⑴係形成為—負極輪輸負 C端Γ =極端614係形成為正極輸入節請之-:二：-開關電路604更包含一輸出埠 第一輸出端622及一第二銓屮唑咕 係 性耦接於参極^ 出端624。第-輪出端622電 於==節點616，且第二輸出端咖電性耗接 二負626 °輸出埠㈣以串聯方式電性顯於 、 歹如.一反向器）以形成一輪出電路63〇。 -電:=63°，含一電感632,雖然圖式中顯示為單 .. 弋，疋可以—或多個分離之電感器及/或導缘 之互連電感或其他導體連結元件(例如:輸出蜂6= 30 201230610 輸出電路630。舉例而言，第43圖顯示電子供電系統43〇〇, 係為系統600之一實施例，其中，電感包含互連電感43〇2。 於一些實施例中，開關電路604主要地或完整地依據互連 電感做為其能量儲存電感。 每一開關電路604包含一第—開關裝置634，係電性 耦接於第二輸入端608與中間開關節點626之間以及一 第二開關裝置636，係電性耦接於中間開關節點626及第 一輸入端610之間。一控制器638控制第一開關裝置 及第二開關裝置636之運作，兩者係共同運作以由輸入埠 606轉換電能至輸出埠62〇。相對於第5圖所示之開關電路 504，第二開關裝置636係為於開關電路604之一控制開 關，且控制器638藉由改變第二開關裝置636之工作週期 以控制輸入埠606及輸出埠620間之電能轉換。當第二開 關裝置636位於其未導通狀態時，第一開關展置提^ 輸出電路電流1〇6 —路徑。第一開關裝置634 ^ __ 係任意地以 一二極體連結來替代，以致使當正向偏壓時， 吸經此二極 體之電^由負極輸入節點616流至中間開關飴 6 2 6。 關裝置604具有一開關節點電壓Vy6，係位柃中間開關節
點626及負極輸入節點之間、或是中間開關:P 1點626及負 向功率軌616之間。於一實施例中，其中開關電路6〇4並 不包含一輸出過濾器，如第6圖所示，開關節點電壓V 6 係相同於開關電路輪出電壓v〇6。 ^ y 開關電路604與第5圖所示之開關電路 v>U4運作相 似’特別是’控制器638調整第二開關裝置6 之工作週 £：： 31 201230610 期以至少實質上最大化〆Vo6(l)的平均值。控制器638改 變第二開關裝置636之工作週期更快過於一電流1〇6通過 輸出電流630可能的變化。因此’最大化的v〇6_avg為開 關電路604至少實質上最大化之一輸出功率以及由電子供 電源602所操取之最大電能。於這些實施例中，開關電路 604並未包含一輸出過滤器’控制器638藉由最大化Vy6 之平均值以間接地最大化Vo6。於一些實施例中，開關電 路604包含一輸出過濾器且Vo6因而為實際之一直流電 壓，控制器638任意地選擇以直接監測並最大化Vo6。 如前文中對應於第4圖的描述内容所述，開關電路404 之一些實施例包含一變壓器’例如用以提供電子絕緣、及/ 或用以由各自所對應之電子源提高電壓或降低電壓。舉例 而言’第7圖所示之一電子供電系統700，係為電子供電 系統400之一實施例，其中開關電路7〇4具有一絕緣拓蹼。 系統700包含n個電子供電源702及開關電路704,其中， N為大於一之整數。每一開關電路7〇4包含一輸入埠7〇6, 係電性輕接於各自所對應之一電子供電源702，且每一開 關電路704包含一輸出埠708。輸出埠708係以串聯方式 電性輕接至一負載710 (例如：一反向器）以形成一封閉電 路’其後係以輸出電路712表示。每一開關電路704係藉 由各自最大之輸出電壓Vo7 (Vo7_avg)之平均值以至少實 質上最大化由各自所對應之電子供電源7〇2所擷取之電能 量。於一些實施例中，V〇7_avg係藉由最大化一開關節點 電壓之平均值以達到最大化。 32 201230610 每一開關電路704具有一隔離拓墣，係具有可變電壓 增益。特別是，每一開關電路包含各自所對應之功率變壓 器716及一溝通次系統718 ’其跨過一隔離邊界（isolation boundary) 720。如圖所示’一控制器722可位於一隔離邊 界720之一主線圈側724。另外’控制器722可位於隔離 邊界720之一副線圈側726。溝通次系統718可由控制器 722所使用以跨過隔離邊界720以通訊，例如：感測開關 節點電壓及/或控制一或多個開關裝置（圖未示）。雖然溝通 次系統718係顯示為一光耦合器Optocoupler)，然而，溝 通次系統718亦可以其他形式所達成，例如：一脈衝變壓 器、開關電容器之一網路、或一類隔離通訊裝置。於這些 實施例中，其中電性隔離並非必要（例如：其中變壓器716 被單獨使用以提供電壓位階轉換）’溝通次系統718是可以 被移除。 於一些實施例中’開關電路704具有一拓撲，係要求 一電感器於其輸出端。如此拓樸之範例係包含：一正向型 式拓墣、一半橋型式拓墣及一全橋型式拓墣，但並不以此 為限。於如此之實施例中’輸出電路712之電感714可任 意地被使用以取代於開關電路7〇4中之輸出電感器、或是 加入於開關電路714之輸出電感器。雖然電感714係顯示 為單一電感器’但是，電感714可包含數個分離的電感器 及/或導線中之互連電感、或是其他導體連結元件（例如： 輸出埠708)以形成輸出電路712。舉例而言，第44圖顯示 電子供電系統4 4 0 0 ’係為糸統700之—實施例，其中電感 33 201230610 714包含互連電感4402。 = 700之另-些實施例中，開關電路具有一拓填， 其不要求-輸出電感器，係包含：返馳型式㈣ =型^墣、反向之全橋型式拓墣及電流回饋拓樸，作 並不以此為限。於如此之拓墣，如果負載71〇包含電 輸入電容，於此範例中負載71〇係為—反向 =互連電感係優先依據如此電容工作以形成-額 第45圖係顯示-電子供電系統侧，係為電子供電 2期之-實施例’其中，開關電路綱具有一正向型 式拓墣。系統4500包含N個電子供電源45〇2、及各 =之^關電路45G4，係電性_至每—電子供電源 二其中N係為大於一之整數。每一開關電路侧包 &一輸入淳4506，係包含一第一輸入端4508及一第二輸 =端侧’分別各自電_接至電子供電源㈣之負極 及正極端4514。第—輪人端侧及負極端他 = 極輸入節‘點4516之-部分，且第二輸入端 ㈣及正極端4514係形成為—正極輸入節點4518之一部 ^母-開關電路僅更包含—輸出埠侧，係包含一 輸出端4522及-第一輸出端4524。輸出埠452〇係以 一方式電性輕接至一負載4526 (例如：一反向器）以形成 一封閉電路，其後係稱之為輸出電路4528。 β母一開關電路4504包含一變壓器4530，例如：用以 提供於電子供電源45〇2與負載4526間之電性隔離、及/ 34 201230610 或用以提高或降低電子供電源45〇2之電壓。舉例而言，變 壓器4530可被用以提高於輸出痒4520之電壓以降低電流 1〇45之數量及所聯結於電流導通之損失。變壓器4530之 一主線圈4532係電性耦接於第 >輸出端4510及一第一開 關節點4534之間。一第一開關裝置4536係類比於第4圖 所示之第一開關裝置418，係電性輕接於第一開關節點 4534與第一輸出端4508之間。〆控制器4538係控制第一 開關裝置4536之運作。 隔離變壓器4530之一副線圈4540係電性輕接於第一 輸出端4522與一第一二極體4542之陽極之間。第一二極 體4542之陰極係電性耦接於第二輸出端4524。一續流二 極體4544係電性耦接通過第一輸出端4522及第二輸出端 4524。於另一實施例中，一或多個二極體係以 各自之開關裝置所取代以降低導通損失。當控制器4538 開啟第一開關裝置4536時，電流流經副線圈4540及第一 二極體4542。當控制器4538關閉第一開關裝置4536時， 輸出電路電流1〇45流經續流二極體4544直到第一開關裝 置4536再度被開啟或是1〇45下降至零為止。 開關電流4504係相似於分別顯示於第5圖和第6圖 之開關電路504及開關電路604之運作。特別是，控制器 4538調整第一開關裝置4536之工作週期以至少實質上最 大化Vo45之平均值’其中γ〇45係為通過續流二極體4544 之電壓。控制器4538改變第一開關裝置4536之工作週期 更快過於一電流1〇45通過輸出電路4528可能之變化。因 35 201230610 此’最大化之Vo45係為至少實質上最大化開關電路45〇4 之一輸出功率及從電子供電源4502所榻取之功率。於這些 實施例中’開關電路4504並未包含一輸出過遽器，控制器 4538藉由最大化開關節點電壓Vy 4 5之平均值以最大化 Vo45一avg，其中Vy45係為從副線圈4540之一整流脈衝電 壓。於另一些實施例中，開關電路4504包含一輸出過遽 器’則Vo45因而為實際之一直流電壓，控制器4538可任 選為直接監測並最大化Vo45。 於第45圖所示之實施例中’每一開關電路4504利用 輸出電路4548之一電感4548作為其能量儲存電感。雖然 電感4548被繪製為單一電感器’但其亦可包含數個分離之 電感器及/或由導線之電感所得出之互連電感、或其他導體 連結元件（例如：輸出埠4520)以形成輸出電路4528。 於這些實施例中，係要求輸出埠4506及輸出淳4520 間之電性隔離（並因而達到電子供電源4502及負載4526間 之電性隔離），控制器4538係電性參考輸入埠4506及輸出 埠4520其中之一，並且與其它電性隔離。舉例而言，控制 器4536可電性參考至輸入埠4506並且電性隔離於輸出埠 4520。於如此之實施例中’控制器4538典型上接收一回饋 訊號，例如：藉由一光耦合器、一脈衝變壓器、開關電容 器之一網路、或一類隔離之通訊裝置，用以感測開關節點 電壓Vy45。如同另一範例’控制器4538可電性參考於輸 出埠4520且電性隔離於輸入埠4506。於如此之實施例中’ 控制器4538典型地透過一脈衝變壓器、一光耦合器、開關 36 201230610 電容器之一網路、或一類隔離之通訊裝置以驅動第一開關 裝置4536。 第38圖顯示一開關電路3800，係為具有輸入埠3802 與輸出埠3804間之電性隔離之開關電路4504之一實施例 (類似於第45圖所示之埠4506, 4520)。於開關電路3800 中，一控制器3806係類似於第45圖所示之控制器4538， 係電性參考於輸入埠3802並接收藉由一光耦合器3810所 通過之一隔離邊界3808得到之回饋資訊。 第8圖顯示控制電路或控制器800，係為第4圖至第 7圖所分別對應之控制器422, 536, 638或722之一種可能 的實施例。為了簡化’控制器800僅就第5圖中之電子供 電系統500之内文來討論。然而’需理解的是’控制器800 是可適用於其他開關電路實施例中。 #制器800包含輸入端8〇2，804以接收一開關卽點電 壓（例如：Vy5)、或任遽一開關電路輸出電壓（例如；ν〇5)’ 於此範例中之輸出電廣係為一直流電壓°控制器800任意 地包含一過濾器8〇6以減弱此開關節點電壓之交流分量。 於一些實施例中過濾11 806亦包含取樣電路（圖未示），於 另一些實施例中 端 802, 804 之一 ，一難比轉數位轉換器電路產生通過輸入 電壓之平均電壓之數位訊號表示樣本。過 濾器806之輸出端、或妒果沒有過滤器8〇6時之輸入端8〇2, 804係藉由控制訊號#生器808所接收。控制訊號產生器 808產生一訊號810以開啟或關閉一或更多開關裝置（例 如：第一開關^置5 3 2 )以最大化一開關電路輸出電壓之平 37 201230610 均值（例如：V〇5_avg)。於一些實施例中，訊號81〇包含二 或更多分離之訊號，其中，每—訊號對應於各自之開關裝 置。驅動電路812驅動一或多個開關裝置以回應訊號81〇。 舉例而吕，於開關電路504之—範例中（第5圖）中，第一 開關裝置532及第二開關裝置534係為場效電晶體，驅動 電路812驅動此電晶體之閘極以回應訊號81〇。 控制器800更包含一或多個偏壓供電埠用以接收功率 以操作控制器800。於一些實施例中，控制器8〇〇包含一 偏壓供電埠814用以接收由電子供電源5〇2所獲得之電功 f。於如此之實施例中’控制器8〇〇係至少從電功率源5〇2 得到邛刀功率以使得不需要另外的供電源。控制器8⑽亦 可建構以包含·"第二偏壓供電埠816以從更多開關電路 5〇4之一的輸出端接收電能（例如：由通過負載之節點 546, 548 Μ所接收）。舉例而*，於如此之實施例中，驅動 電路812係先由電子供電源5()2取得電能，並接著當開關
—備用電源供應器。 ^ 534) °於一些實施例中，控制器800 818外加於偏壓供電埠814, 816、或取 816 °偏壓供電埠818係用以接收從另 能，例如：能量儲存裝置（如一電池）或 。舉例而言，供電源820可為一電池（例 38 201230610 如：一可重複充電電池），去 法令控制器運作時用以運田作二供電源502之電壓太低無 中’-供電源82。供電予數個二^ 15 _。於一些實施例 例中，控制器800可藉由一串=制器8〇〇。於再一些實施 之疊合所取得電能以提供足夠由二或多個電子供電源5〇2 追蹤僅一單一供電源之Mpp。電壓，甚至每一控制器係 於一些實施例中，控制器 應器822用以轉換或調控 更包含-控制器電源供 用之-或多個偏壓供電璋(例如切控制器麵之辑所使 之電功率，例如：驅動電路812 .埠814, 816, 818)所接收 舉例而言，控制器電源供應器或控制訊號產生器808。 換器或線性調節器，用以” 2可包含一開關電容器轉 獲得之電壓，並藉由驅動電低由電子供電源如所 場效電晶體之閘極。如另一 之使用以驅動一 η通道 包含-調節器用以提供—已’控制電源供應器822可 器8〇8。 、 郎之供電源以控制訊號產生 控制器808之一些實施例 n丰一七炙加w 尺包含—SYNCH端822以 同步一或多個控制器8〇〇之運 哽作。舉例而言’ SYNCH端 T年用以同步並相位偏移於控制器8〇〇間產生之閘 極驅動訊號。如另一範例，SYNCH端822可被使用以同 步開關電路之啟動以致使數個開關電路控制開關同時導通 啟動以增加系統輪出電壓達到此系統負載要求之一程度。 於一些實施例中，SYNCH端822係耦接至藉由另一供電 源所驅動之另一開關電路之一或多個連接端。 'ι«»Γ 201230610 在此所討論之開關電路控制器之一些實施例（例如：分 別顯不於第4圖至第7圖之控制器422 536 638或722)， 係可調整_裝置工作週期以即時喊於連續樣本之開關 節點電壓之平均值的變化。於如此之實施例中，工作週期 基於二或多個連續樣本平均開關節點電壓值之數學社合所 改變’例如：基於兩個制樣本平均_節點電壓值之記 號及/或數量。舉例而言，第9圖顯示用以由—電子供電源 所擷取之電能、並基於—_節點電壓之平均值之連續樣 本中的變化以使用-開關電路之方法_。雖然方法刪 根據第5圖所示之電子供電源5⑽及第8圖所示之控制器 _來討論制，但是’方法_並未被限制於這些實施 於步驟902中，於一轉換器中間開關節點及一參考節 點間-電壓之平均值作為樣本。如此步驟之範财，過爐 電路806 (第8圖）決定開關節點電壓Vy5之一平均值並且 將此=均值作為樣本（第5圖）。於步驟9〇4，於步驟、9〇2 所決定之樣本平均值係料前蚊之樣本平均值作比 $而言，控制訊號產生器可比較從過遽器8〇6得到 最近之樣本平均值與從誠S 得狀切樣本平均 。於作決定之步驟906中，係將步驟904之結果來計算。 如果最新之樣本平均值係大於先狀樣本平均值時，° 一控 制開關之工作週期係於步驟9〇8中被改變於— 二 甘I t JbJr 、步 万向， ，、〒，此弟一方向係與工作週期先前所改變之方向為相同 之方向。此控制開關之其他工作週期係於步驟9ι〇中被改 201230610 變於一第二方向，其中，此第二方向係與工作週期先前所 改變之方向為相反之方向。如步驟9〇6 91〇之一範例所 示，如果工作週期先前於二個最新之樣本平均值間為增 加，並且Vy5之一最新之樣本平均值大於Vy5之一先前之 樣本平均值，則控制訊號產生器808會增加第一開關裝置 534之工作週期。相反地，如果工作週期先前於二個最近 樣本平均值間為減少，並且Vy5之一最近之樣本平均值少 於Vy5之一先前之樣本平均值’則控制訊號產生器8〇8會 降低第一開關裝置534之工作週期。於一些實施例中，於 工作週期中所變化之尺寸係總是實質上為相同。於其他一 些實施例中’於工作週期中所變化之尺寸可以被架構作為 至少於二或多個連續樣本間一數量差之一功能。於再一些 實施例中’樣本平均值之更長歷程記錄可被用以決定於工 作週期所改變之尺寸。 第1〇圖至第14圖顯示方法900之一範例，並使用開 關電路504之一實施例以至少實質上最大化由一電子供電 源502所掏取之電能量。第10圖至第14圖分別係為Vy (係 用以表示輸出電能）之平均值對電性耦接至一範例之電子 供電源502 (例如一光伏裝置）之開關電路504之一實施例 之工作週期的曲線圖。每一開關電路504具有一工作週期 Dmp對應於此開關電路於一給定之運作狀況下之一最大 輸出電月匕。如先前所述，最大化之一開關電路之輸出電能 亦將至少實質上最大化由電性耦接至此開關電路之輸入埠 之一電子供電源中所擷取之電能。於第10圖至第14圖之 201230610 討論中，工作週期係指第一開關裝置532之工作週期。 推測控制訊號產生器808增加工作週期由D1至， 且控制訊號產生器決定Vy5之一平均值係增加如藉由 比較Vy5之平均值之連續樣本之一結果所得出。如此於 Vy5_avg之增加表示開關電路之運作點向右上至其輸 出功率曲線，如第1〇圖所示之箭頭1002。由於工作週期 之最後變化（由D1至D2)會導致於輸出電能之增加，控制 訊號產生器808會再次改變工作週期於相同方向以試圖再 增加輸出電能。特別是’控制訊號產生器808將工作週期 由D2增加至D3益決定如此改變導致開關電路504運作點 移動更向上至其輸出功率曲線，如第11圖所示之箭頭 1102。因此，控制訊號產生器808再次增加工作週期，本 次由D3至D4並試圖再增加輸出電能。 於工作週期由D3增加至D4之後，控制訊號產生器 808會決定讓Vy5_average降低，因此，開關電路504之 運作點會由於工作週期由D3至D4之變化而移動向下至其 輸出功率曲線，如第12圖所示之箭頭丨2〇2。控制訊號產 生器808因此接著改變工作週期於相反方向，例如··降低 工作週期，以試圖移動返回向上之輸出功率曲線。特別是， 控制訊號產生器808降低工作週期由d4至D5，並決定讓 Vy5 averge如一結果般增加。因此，於工作週期由D4降 低至D5導致開關電路5〇4之運作點移動返回向上至其輸 出功率曲線，如第13圖所示之箭頭1302。控制訊號產生 器808再次降低工作週期從D5至旅決定Vy5_ average
42 S 201230610 及輸出電能如一結果般地降低，如第14圖所示之箭頭 1402 〇 控制訊號產生器808接著增加工作遇期以試圖移動返 回向上至輸出功率曲線。控制訊號產生器8〇8繼續調整工 作週期增加以試圖最大化Vy5—average，並藉此最大化輸 出電能。當控制訊號產生器808決定此輪出電能藉由少於 於工作週期中改變所造成之—特定量之變化，其可被包含 於此開Η電路5 G4係運作於至少近似其輪出功率曲線之最 大值。控制訊號產生器808可接著停止調整工作週期並且 允許開關電路5〇4以運作於其目前之運作狀態下。然而， 控制訊號產生H簡可由時間至時間以擾亂工作週期，並 求出於Vy5—average所改變之結果以決定是否讓開關電路 504仍舊於接近其最大輸出功率點下運作。如果開關電路 504不再於接近其最大輸出功率點下運作控制訊號產生 器808將會再次調整增加工作週期以試圖最大化％5_ average。於一些其他實施例中，控制訊號產生器8〇8可繼 續調整工作週期，即使#工作軸接近於_時亦可繼續 調整工作職，讀使1作_接近一並具有較低損失 之效能。 使用具有開關電路撕之方法_可去除對於整體 猜T之需求。如第1G圖至第u圖對應之範例所示，每 -開關電路之功料電壓之曲線及功率對電叙曲線係典 型上具有—單—區域最大功率點之良好表現，係亦為此開 關電路之㈣之最大功率點1照包含關電路撕之一 43 201230610 系统，其實施方法_將典型上具有—單—最大功㈣， :此=於3 MPPT之需求，並且更加簡單化及低成 P， 、夕複數個最大功率點消除了一 MPPT f统 固定於一區域最大功率點之可能性， 點係小於—整體最大功率點。 L域取大功丰 於方法900中，工作週期並不需要於 同數量中都被改變。舉例而言，於-些實施例 電路504運作於其輪出功率曲線之-相對低·二，：= 數量所改變’並且當開關電路504運作於 高點時’工作週期藉由-相對小 於Vy5—average中;' =例中’控制訊號產生器由 出功率曲線上。* ^求出控制電路5G4運作於其輸 開關電路504運;;^之大改變係指 此表示低輸出功率，=功5率曲線中之-㈣區域’藉 電路5〇4、$& 且於Vy5-average之小改變係指開關 此矣- -士作t其輸出功率曲線中之一相對平緩區域，藉 =目對高輸出功率。亦需理解的是，—些實施例使 用前決定之最大功率點運作狀態以更快發現—目前之最 =率點運作狀態。舉例而言，控制訊號產生器麵可被 f以初步設定工作週期於—功率上升步驟之後至-數 值，係對應於先前之最大功率運作。 器二=於—些實施例中，控制器啟動時間是指於控制 ° 肩始控制工作週期於開關電路功率上升之時間，於 此時間點控㈣係鬆散地被控制以致使每—開關電路將近 44 201230610 似於在一不同之時間點調整其工作週期。如此有效地隨機 分佈之工作週期調整於開關電路範例間有助於減少由同時 間調整數個開關電路之工作週期所產生之大的瞬變電流之 可能性。舉例而言，於一些實施例中，控制器啟動時間係 允許以藉由至少於控制器800之範例中之百分之十所改 變，例如：藉由使用具有鬆散之容差值之元件。 於控制器800之一些實施例中，係支援產生樣本，即 為於中間開關節點之電壓比例所產生之樣本足夠快以使得 △ ///；?低於，其中：（1) 為於中間開關節點上之 電壓平均值之第一連續樣本和第二連續樣本間（例如： Vy5_average之連續樣本）之輸出埠之電流輸出變化（例 如：第5圖所示之1〇5之變化），其中第二樣本發生於第一 樣本之後；（2)八=/„^-; (3)/max為此輸出埠之電流輸 出之一最大預期值（例如：1〇5之最大預期值）；（4)/w,„為此 輸出埠之電流輸出之一最小預期值（例如：1〇5之最小預期 值）；（5) 為於中間開關節點上之電壓平均值之第一連 續樣本和第二連續樣本間之一控制開關裝置（例如：開關裝 置532)之工作週期之變化；及（6) 為於控制開關裝置之 一最大預期工作週期及一最小預期工作週期之差值。 如上所述，在此所討論之開關電路控制器之一些實施 例係調整開關裝置工作週期以回應一開關節點電壓之平均 值之連續樣本中之變化。第15圖顯示一控制訊號產生器 1500，係為控制訊號產生器808 (第8圖）之一實施例建構 以運作於如此之模式下。雖然為了簡單化，控制訊號產生 45 201230610 器1500僅對應於電子供電系統500進行討論，但是’控制 訊號產生器1500可適用於其他開關電路實施例中。 控制訊號產生器1500包含一過濾及取樣次系統 1502 ,以週期地對開關節點電壓Vy5過慮並產生樣本。因 此’次系統1502用以替代於第8圖所示之任一過濾器 806。次系統1502輸出值P〇WER(k)及POWER(k-l)分別 為Vy5被過濾且產生樣本之數值。如此數值被標示為 「POWER」是因為它們是用以表示相對之開關電路輸出功 率，就如同開關電路輸出電流1〇5實際於Vy5之連續樣本 間並未被改變。POWER(k)表示Vy5之最新過濾且產生樣 本之數值，及POWER(k-l)表示Vy5之先前一個過濾且產 生樣本之數值。如上所述，於一些實施例中，每一產生樣 本週期之起點係鬆散地被控制以有效地隨機分佈於開關電 路範例中之工作週期調整。 於一些實施例中，次系統1502包含一類比轉數位之 轉換器’且POWER(k)及POWER(k-l)係為數位訊號。然 而需理解的是’於很多實施例中POWER(k)及POWER(k-l) 將為類比訊號以減少次系統之複雜度。舉例而言，第16 圖顯示過濾及取樣次系統1600，係為次系統1502之一可 能實施例’並具有類比輸出訊號。次系統1600產生二個輸 出訊號POWER(even)及POWER(odd)，係為過滤後之Vy5 之連續樣本。舉例而言，於一給定之週期循環中， POWER(even)可表示為 p〇wER(k)，且 POWER(odd)可表 示為POWER(k-l)。於此範例中，於另一週期循環期間中， 46 lilt: 201230610 POWER(even)將表示為 p〇WER(k-l)，且 POWER(odd)將 表示為最新之樣本P〇WER(k)。 於一些實施例中，次系統1600包含二個RC過濾器以 過濾Vy5，其中，一第一過濾器包含一電阻器1602及一電 容器1604以過濾Vy5以輸出POWER(even)。一第二過濾 器包含一電阻器1602及一電容器1606以過濾Vy5以輸出 POWER(odd)。因此，兩個過濾器可共享過濾器1602’但 每一過濾器包含各自所對應之電容器1604，1606，致使其 可具有一共同電容器之過濾及產生樣本之功能。舉例而 言，每一過濾器具有一時間定值，係大於第一開關裝置532 之一週期。典型上，每一過濾器具有一時間定值係位於少 數開關裝置開關週期之階層（例如：第一開關裝置532及第 二開關裝置534之少數週期）。次系統1600更包含開關1608, 1610，係運作於一互補方式以對Vy5之過滤數值產生樣 本。開關1608, 1610典型上於開關電路504之一切換頻率 之如此低比率下進行切換（例如：低於十分之一）。電容器 1604儲存樣本化且過滤之Vy5用以輸出POWER(even)， 及電容器1606儲存樣本化且過濾之Vy5用以輸出 POWER(odd)。因此，POWER(even)及 POWER(odd)可任意 從電容器1604及1606產生樣本。 控制訊號產生器15〇〇 (第15圖）更包含一比較電路 1504建構以比較POWER(k)及POWER(k-l)，並決定是否 增加或減少工作週期，用以提供一輸出訊號1506標示是否 增加或減少工作週期。特別是，如果POWER(k)係大於 47 201230610 POWER(k-l)’則最後於工作週期之變化導致於輸出功率之 增加，且比較電路1504因此提供輸出訊號1506標示其工 作週期必須於相同方式下被改變。舉例而言，如果POWER (k)大於POWER(k-l) ’且工作週期係從週期k-1增加至k， 則訊號1506標示工作週期必須再增加。相反地，如果 POWER(k)小於PO WER(k-1) ’且最後於工作週期之變化導 致於輸出功率之減少，則比較電路1504因此提供輸出訊號 1506標示此工作週期必須於相反方式下被改變。舉例而 言，如果POWER(k)少於POWER(k)，且工作週期從週期 k-Ι減少至k，則訊號1506標示此工作週期必須被減少。 訊號1506係耦接至一充電泵電路1508，係產生一輸 出訊號1510以標示一期望之工作週期。充電泵電路1508 增加或減少工作週期以回應此訊號1506,且典型上係建構 以致使工作週期之改變等同於為回應訊號1506之增加 量。然而，於工作週期之每一增加或減少之尺寸並非一定 需要相等。例如，一正向開關動容器積算器可選擇性地被 使用以取代充電泵1508。訊號1510係耦接於PWM電路 W12，係產生PWM訊號1514以回應訊號1510。於一些 實施例中，訊號1510被過濾以致使工作週期逐漸地變化， 而不是突然地助於減少由工作週期之改變所導致於功率階 層電感及電容元件中之振鈐(ringing)。PWM訊號1514係 耦接以驅動電路，例如第8圖所示之驅動電路812。 於另一些實施例中，控制訊號產生器1500之一些元 件或全部元件係可藉由一微控制器執行儲存在一電腦可讀 I'：； »it.r 48 201230610 取媒體中之軟體或韌體形式之指令所取代。再者’於一些 實施例中，一共同控制器（例如：微控制器）係用以控制數 個開關電路。共同控制器可助於複數個開關電路之同步運 作，舉例而言，一共同控制器可建構以致使開啟或關閉每 一開關電路之控制開關係對於每一其他控制開關具有相位 偏移以降低漣波電流量。如同另一範例’共同控制器可被 用以數個開關電路之同步啟動以致使數個控制開關同時導 通並起動。共同控制器係可任意地電性隔離其所控制之開 關電路，例如藉由光學隔離器。 第53圖顯示過滤次系統5300 ’係為過濾次系統之另 一範例，可使用以產生一開關節點電壓之平均值。雖然過 濾次系統5300於本文僅針對開關電路504 (第5圖）進行討 論係為了簡化，但是’過濾次系統5300是可使用在此揭露 之其他開關電路來實行。 過濾次系統5300包含一組輸入端5302, 5304用以從 通過開關電路504之節點520, 526接收開關節點電壓 Vy5。過濾次系統5300亦包含一組輸出端5306, 5308用以 輸出開關節點電壓Vy5之平均值(Vy5_avg)。一整合電路 5310包含一運算放大器（op-amp) 5312、電阻器5314, 5316 及電容器5318，5320以整合介於Vy5及Vy5_avg間之差 值。整合電路5310之輸出端5322係輕接至一取樣持有電 路（sample and hold circuit) 5324，此取樣持有電路 5324 包 含一開關5326及一電容器5328。開關5326通常於相同切 換頻率下開關’就如同開關電路504 —般。取樣持有電路 49 201230610 5324之輸出端5330係任意地藉由單一增益緩衝器5332緩 衝以產生Vy5_avg。 整合電路5310致使vy5-avS等同於Vy5之平均值， 且取樣持有電路5324過濾整合電路5310之輸出端5322。 取樣持有電路5324具有一正弦函數頻率並與其樣本頻率 及其諧波相位於零來回應。開關譜波之任何失真係藉由環 繞過滤、次系統5 3 0 0之負向反饋迴路5 3 3 4所移除。過演次 系統5300通常設定快速，且於一些範例中，係可快速設定 如同一單一取樣週期。快速設定時間係通常令人滿意，就 如同其允許開關電路504於一高頻率下取得樣本
Vy5_avg，藉此潛在地允許工作週期於一對應地高頻率下 被改變以提升更快的MPPT。 如上所述，在此所描述之開關電路之一些實施例具有 數個操作模式。如狀-些實施例至少部分絲電性輛接 之電子供電源之-輸出電壓（例如：電子供電源術之 出電壓)以改變其操作模式。舉例而言，第17圖所顯示開 關=504之-實施例之操作狀態或模式之一狀態示意圖 預期用以從電性_至其輸人槔·之各自所對應 門SI供電源5〇2之主要運作或完整運作。如此實施例之 :同輸出電壓Vin之函數，係為介於正極輸 入即點520及負極銓A炉田 及溫度。 ，^點518、輸間之電壓、輸出電流 1702 Lo 〇 依據功率提升，開關電路進人—三種狀態模 並維持於三種狀態模4 〜、 、式1702直到Vm低於一臨界 50 201230610 當Vin低於Lo時’ Vin則會太低而無法使控制器536維持 可罪運作。於^種狀態模式1702中’第一開關裝置532 及第一開關裝置534會關閉’第二開關展置534可不管於 二種狀態模式中導通電流，例如藉由一内接二極體，於此 範例中開關裝置為一 MOSFET，並用以對輸出電流1〇5提 供一旁路路徑。因此，開關電路可以潛在地令一旁路二極 體與一光伏裝置並聯，藉此助於降低整體系統部分計數及 花費。選擇性地’一二極體可被設置與開關電路之輸出埠 並聯’以提供冗餘於開關電路失誤的例子中。 如果Vin大於或等於Lo,則開關電路從三種狀態模式 1702轉換至一旁路模式1704。輸出電壓的範圍藉由旁路模 式1704所圍繞’ Vin則足夠大以穩定運作開關電路5〇4之 控制器536,但是，Vin並不足夠大到可以有意義地轉換電 子供電源502與負載528間之電能。因此，第一開關裝置 532與第二開關裝置534係於旁路模式下被運作以致使工 作週期為零’導致第一開關裝置532維持關閉狀態，而第 一開關裝置534維持開啟狀態，並藉此分路輸出埠^ 因此，於輸出電路530之電流藉由第二開關裝置534繞過 開關電路。於此範例中，第一開關裝置534與第二開關裝 置534係為MOSFET，通常於旁路模式下運作以獲得較於 依據一 MOSFET内接二極體、或一外加二極體更多之效 率’且如一 MOSFET於正向壓降狀態下導通電流通常少於 一内接二極體正向壓降。於一些實施例中，當輸出電流1〇5 超過一溢電流極限臨界值（over-euirerit limit threshold， 51 201230610 OCL)時、當Vin超過一溢電壓極限（〇VL)時、及/或當開關 電路溫度（T)超過一溢溫極限（OTL)時，開關電路皆會以旁 路模式1704運作。 當Vin大於或等於L2時，開關電路轉換至MPPT開 關模式1706。MPPT開關模式1706之特徵係藉由控制器 536調整第一開關裝置532之工作週期以至少實質上最大 化開關電路輸出電能，就如同上文對應於第1〇圖至第14 圖之敘述。於一些實施例中，係可必須包含一軟開機模式 介於旁路模式1704與MPPT開關模式1706之間，以避免 輸出電壓及/或輸出電流過衝（overshoot)。如果於MPPT開 關模式1706中Vin下降低於L1，係大於Lo但低於L2， 則開關電路會轉換至旁路模式17〇4。如果τ達到OTL或 是1〇5達到〇cL時，開關電路亦將從MPPT開關模式1706 轉換至旁路模式17〇4。 於—些實施例中，如果於MPPT開關模式1706中Vin T降低於L2’工作週期係任意地緩慢降低直到viri恢復提 升尚於L2且重新啟動正常MPPT開關模式、或是Vin持 續下降且低於L1以致使開關電路轉換至旁路模式1704兩 者其中之—狀態為止。當工作週期係以此模式緩慢降低， 〇 β 0 0 jrrn^. ^ 1路係從輸入供電源擷取之輸出功率及電流通常會減 ^ 然而’如此之非必要錯誤處理步驟可利於提供較快之 錯誤修復。 雖然在本文中狀 態示意圖1700係用以討論開關電路 4理解的是，在此所討論之其他開關電路亦可建構以 52 201230610 運作於類似之模式下。此外’亦需理解的是，開關電路504 就如同其他在此所討論之開關電路，是可被建構以運作於 不同於狀態示意圖1700所示之模式中。舉例而言，另一些 實施例係未包含溢電流防護或溢溫防護。 如上所述’在此所討論之開關電路之一些實施例中， 一開關裝置係表面上位於零電壓，例如一空乏式電晶體 (depletion mode transistor) ’可設置以並聯連結於一開關裝 置以提供一電流旁路或分路路徑，藉此會使得不再需要三 種狀態模式。舉例而言’於開關電路504之一些實施例中， 第二開關裝置534係為一空乏式電晶體，並當Vill過低而 無法達到電能擷取功能時’導通電流且提供輸出電流1〇5 一旁路路徑。第3 9圖顯示對應於如此實施例之一之狀態示 意圖3900。如狀態示意圖3900中所示，如此一實施例並 未具有三種狀態模式，但是運作於一旁路模式3902以提高 電能直到Vin達到L2為止。此外，此實施例運作於類似 於第17圖所示之狀態示意圖1700之一模式。 如上所述之電子供電系統包含數個開關電路具有輸 出埠係以串聯方式電性耦接至一負載。於如此之系統中， 於連續改變工作週期之期間，輸出電流係實際上維持定 值，藉此致使町藉由最大化開關電路輸出電壓之平均值所 達到MPPT。遠擇性地，MPPT可被實現於包含數個以並 聯電性耦接在一起之開關電路之電子供電系統中。舉例而 言，第18圖顯示一電子供電系統1800 ’係包含N個電子 供電源1802，其中N為大於一之整數。舉例而言，電子供 53 201230610 電源1802係為光伏裝置，例如個別之光伏電池單元、一多 接面光伏電池單元之個別接面、或是包含數個電性耦接至 光伏電池單元之次模組或電池板（例如：以串聯方式及/或 並聯方式電性耦接至光伏電池單元）。電子供電源1802之 其他範例包含燃料電池及蓄電池。 系統1800更包含N個開關電路1804。每一開關電路 包含一輸入埠1806耦接至各自之電子供電源1802、及一 輸出埠1808電性耦接至一負載。接著於下文討論，每一開 關電路1804係建構以至少實質上最大化由其各自之電子 供電源1802擷取電能量並將之傳送至一負載。因此，開關 電路1804係建構於其各自之電子供電源1802至少實質上 位於其最大功率點下運作。輸出埠1808係以並聯方式電性 耦接於一負載1810，例如一反向器，用以形成一封閉電 路，其後係稱為輸出電路1812。每一輸出埠1808由於並 聯連結之故，與負載1810具有相同之輸出電壓Vo。 每一開關電路1804包含各自所對應之一第一開關裝 置1814，係建構切換於其導通狀態及其未導通狀態之間， 以由輸入埠1806轉換電能至輸出埠1808。第一開關裝置 1814通常於至少20 kHz之頻率進行切換，其理由就如同 前文中對應第4圖所討論之内容。此外，對於相似於前文 中對應第4圖所討論之内容，最大電能轉換至負載1810 可導致當第一開關裝置1814於20 kHz數值之階層之頻率 或較20 kHz更高之頻率下進行切換。 第一開關裝置1814藉由控制器1816所控制，舉例而 54 201230610 言’控制器1816具有PWM操作模式及/或PFM操作模式。 此外’於一些實施例中，開關電路18〇4可藉由pWM所控 制，每一第一開關裝置1814之開關轉換係由每一其他第一 開關裝置1814以同相所取代以致使藉由每一開關電路 1804所產生之漣波電流至少部分地刪除掉由每一其他開 關電路1804所產生漣波電流。舉例而言，於一些實施例 中，包含兩個開關電路1804並分別藉由PWM所控制，每 一第一開關裝置1804之開啟係藉由每一其他第一開關裝 置1814之開啟轉一百八十度所取代。選擇性地’於一些實 施例中，切換頻率係有目的地鬆散地被控制以致使切換頻 率將類似於開關電路1804之事例中改變’藉此助於降低由 於同時開關複數個開關電路1804所產生之漣波電流及瞬 變電流。 _ 每一開關電路1804更包含一電流監測次系統1818係 建構以測量流出其輸出埠1808之電流量。雖然電流監測次 系統1818係代表性地顯示如同一分離元件’但其可任意地 被整合或共同運作至開關電路1804之另一元件中。舉例而 言，於一些實施例中，電流監測次系統1818藉由當第一開 關裝置1814導通電流時感測通過第一開關裝置1814之電 流下降量以決定流出輸出埠1808之電流量。 雖然輸出電壓％ $由於各種因子的變化而隨著時間 改變，例如於負載181〇中之一變化，控制器1816係操作 更快過電壓Vo可達到之變化。因此，輸出電壓V〇可被考 量為固定介於第一開關裝置1814之工作週期中之連續變 55 201230610 化’且於開關電路輸出功率之你何變化皆因而導 o—avg中之變化所得’就如同輸出功率係由電产1〇血 得r㈣1816調整第―_置1m乍 電流’之平均值(―) 貫質上最大化由電子供電源1802擷取之 由最大化I〇—avg’開關電路輸出功率(就 : 電：：::電_可至 =咖賴取之電能將與開關電路之 路，中之損失。因此，控制 之n°~avg以至少實質上最大化由電子供電源_ 算二理解的是’對於如此之¥附函數係不要求計 ===在地將開關電路18G4從要求功率計算之硬 此可開關電路_之—些實施例係可因 另:2 MPPT控制器更簡化及，或低成本。然而，於 =_ΓΓ，開關電路1804決定電能從其各自之輸出 自恭运’例如為了達到更精準之ΜΡΡΤ、及/或於 、 迨成V〇快速變化之應用中達到ΜΡΡΤ等狀況》 如上所述，控制器1816係運作更快於輸出電壓Vo的 變化。特別是，如同所給工作週期之變化之百分比，藉由 相對於其it常運作範圍量之_較小百分比所達到之v〇的 變化理順上係一非常小之百分比。如此關係藉由使用一 相對大輸出電路電容182〇數值所提升、及/或藉由在一相 對决速比率下改變工作週期所提升，以致使％在限制地 機曰對作週期中連績的變化間進行改變。然而，為了達 56 201230610 到最精準地追蹤電子供電源1802之MPP，工作週期必須 不能被改變成快過於在工作週期中一變化之後所產生之瞬 變電流。特別是，於工作週期中之一變化導致了具有一時 間常數之振鈴現象，此振鈴現象係依附於電子供電源1802 之有效電阻及電子供電源1802之旁路電容（圖未示）。 於一些實施例中，控制器1816具有類似於控制器800 (第8圖）之一架構，其中改用控制訊號產生器係接收如其 輸入一開關電路電流值，即如一輸出電流值（例如：第18 圖中之1〇)，用以取代一開關節點電壓或一輸出電壓。再 者，控制器1816之一些實施例係執行類似第9圖所示之方 法900之一方法，其中改用平均輸出電流之樣本，用以取 代一開關節點電壓來進行比對，並且令取代平均輸出電壓 之平均輸出電流係最大化。 雖然輸出電路電容1820係顯示為單一分離之電容器 並與負載1810並聯，但是，輸出電路電容器1820係可包 含於開關電路1804及/或負載1810中之電容值。於一些實 施例中，輸出電容1820係内附於開關電路1804及/或負載 1810之中。 第19圖顯示一電子供電系統1900，係為電子供電系 統1800之一實施例，其中開關電路具有一升壓型式拓墣並 且以並聯方式與負載耦接。系統1900包含N個電子供電 源1902，例如光伏裝置或燃料電池，以及N個電子開關電 路1904，其中N係為大於一之整數。開關電路1904係為 第18圖所示之開關電路1804之一實施例，且每一開關電 57 201230610 路1904包含一輸入埠1906及一輸出埠19〇8。每一輸入埠 1906包含一第一輸入端191〇及一第二輸入端1912。第一 輸入端1910係電性耦接至電子供電源19〇2之一負極端 1914，而且第一輸入端191〇及負極端1914係形成為一負 極輸入節點1916之一部分。 系統1900更包含電感1918，係作為應用於開關電路 1904之升壓型式轉換器之一能量儲存電感。於第19圖所 示之範例中，一電感1918係外接至開關電路19〇4。第二 輸入螭1912係電性輕接於一中間開關節點192〇，並且電 感1918係電性耦接至電子供電源19〇2之一正極端1922 與第二端1912之間。選擇性地，電感1918可電性耦接至 電子供電源1902之負極端1914與第一輸入端191〇之間。 此外，電感1918可任意地被分割成二或更多個電感器例 如.一第一電感器電性輕接至連接端1922與1912之間、 以及一第二電感器電性耦接至連接端1914與1910之間。 於一些實施例中，電感器1918被分割成二或更多個電感 器至：>、邛伤如此之電感器係任意地磁性輕接以增加總 電感值。舉例而言，第19圖顯示聯結於開關電路19〇4(n) 之電感被分割成二個電感器1919,並藉H_agnetic core) 1921以達到磁性耦接。 於另一些實施例中，電感1918係内附於開關電路19〇4 之中，且電子供電源1902直接耦接至輸入埠1906。舉例 而p電感器1918可電性柄接至第二輸入端1912與中間 開關節點1920之間。又如另一範例，電感丨9〖8係可電性 58 .5 201230610 耦接至第一輸入端1910與負極輸入節點1916之間。此外， 電感1918可任意地被分割成二或多個電感器内附於開關 電路1904之中，例如：一第一電感器電性耦接至第二輸入 端1912與中間開關節點1920之間、及一第二電感器電性 耦接至第一輸入端1910與負極輸入節點1916之間。於一 些實施例中，電感1918被分割成二或更多電感器並内附於 開關電路1904之中，至少一些如此之電感器係被任意地磁 性輕接以增加總電感值。 於一些實施例中，電感1918係為連結至電子供電源 1902之一電路至少一部份之互連電感，並連接至輸入埠 1906。舉例而言，第46圖顯示電子供電系統4600，係為 電子供電系統1900之一實施例，其中電感1918包含互連 電感4602。於一些實施例中，開關電路1904使用互連電 感作為其主要能量儲存電感，如此之互連電感可有目的地 達到最佳化。舉例而言，互連導線可被設計為一螺旋形狀 以增加互連電感，以致使電流以相同方向流經每一導線 中，且各自磁流量亦藉由每一導線流經之電流所產生並彼 此相疊加。如此之磁流量總和之增加電感量係藉由導線所 形成之繞圈數之平方所得出。因此，如此排列係可特別有 利於電感1918並未包含一磁心之一些實施例，即為透過此 排列則可增加電感，而無需使用一磁心。於電感1918將一 磁心刪除通常可降低成本，並且可去除掉在高電流量下磁 心飽和之潛在問題。 每一輸出淳1908包含一第一輸出端1924及一第二輸 59 201230610 出端1926。第一輸出端1924電性耦接至負極輸入節點 1916。每一輸出埠1908以並聯方式電性耦接至一負載1928 (例如：一反向器）以形成一封閉電路，其後係以輸出電路 1930表示。 每一開關電路1904更包含一第一開關裝置1932 (類似 於第18圖中所示之第一開關裝置1814)係電性耦接至中間 開關節點1920與第一輸入端1910之間，以及一第二開關 裝置1934係電性耦接至中間開關節點1920與第二輸出端 1926之間。一控制器1936係控制第一開關裝置1932及第 二開關裝置1934之運作，兩者共同運作以從輸入埠1906 轉換電能至輸出埠1908。每一開關電路1904進一步包含 一電流測量次系統1938，係類似於第18圖所示之電流測 量次系統1818。雖然電流測量次系統1938係代表性地繪 示成一分離元件，但其係可為開關電路1904之另一元件之 一部分、或是與開關電路1904之另一元件共同運作。此 外，雖然電流測量次系統1938被繪示為用以測量輸出電流 1〇19，但是，電流測量次系統1938可選擇性地被建構以測 量流入開關電路1904之電流，例如：流入輸入端1912之 電流。控制器1936係調整第一開關裝置1932之工作週期 以至少實質上最大化開關輸出電流1〇19之平均值（1〇19 _avg)。開關電路輸出電壓（Vol9)在連續變化之工作週期之 間維持為實質上定值，並因此，開關電路輸出功率可藉由 最大化Iol9_avg以達到最大化。 當第一開關裝置1932被關閉時，第二開關裝置1934 201230610 實行一飛輪功能（freewheeling function)使其導通電流流經 電感1918。不同的狀態下，當第一開關裝置1932關閉時， 第二開關裝置1934提供一路徑予電流以從第二輸入端 1912流至第二輸出端1926。第二開關裝置1934可選擇性 地以一二極體來取代’其中，當正向偏壓時，電流會從中 間開關節點1920流經此二極體後再流至第二輸出端1908。 於第19圖所示之範例中，開關電路1904共享一共同 輸出電容1940 ’係表示為一或多個電容器並聯於負載 1928。使用共同輸出電容1940以取代於開關電路1904中 之個別的輸出過濾電容器，係可降低總輸出電容之尺寸與 花費’其中漣波電流可於一電容之共同儲存庫中刪除。然 而’開關電路1904並不排斥包含輸出電容器，並且如果於 輸出電路1930中之寄生電感很明顯時，則可能需要應用到 如此之電容器。舉例而言’每一開關電路1904可包含一各 自之輸出電谷以最小化可能的電壓尖波（voltage spikes) 通過第二開關電路1934。 依據電子供電源1902之特性，一電容器1942通過電 子供電源1902是可能有需要的，舉例而言，如果電子供電 源1902係為一光伏裝置’電容器1942 (儘管是光伏裝置的 接面電容）通常被要求以避免從開關電路1904出現漣波電 流導致降低光伏裝置之效能。雖然電容器1942係顯示為外 接至開關電路1904，但是，此電容器是可選擇性地整合至 開關電路1904之中。 第54圖顯示一電流偵測次系統5400，係可被使用作 61 201230610 為電流測量次系統1938以實行於開關電路1904之一些實 施例，其中，第一開關裝置1932藉由一功率電晶體54〇2 所實行。特別是，次系統5400於輸出端5404所產生之一 電流訊號係正比於通過電晶體5402之電壓所得之輪出電 流1〇19之平均值（I〇19_avg)。 電流測量次系統5400包含一第一組開關5406，5408 與第二組開關5410, 5412, 5414係以一互補形式所運作。 因此，當開關5406, 5408被關閉時，開關5410, 5412, 5414 則會開啟’反之亦然。當電晶體5402被關閉時，一整合器 5416係整合於通過功率電晶體5402之電壓與通過一參考 電晶體5418之電流間之差值。當電晶體5402被開啟時， 開關5406，5408係連接整合器5416之輸入端至電晶體 5402, 5418’以及當電晶體5402被關閉時，開關5410, 5412 造成整合器5416之輸入差值成為零。 整合器5416之一輸出端5420係耦接至一取樣持有電 路，此取樣持有電路係包含開關5414及電容器5422。此 取樣持有電路之輸出端5424係耦接以與轉換導通階層 (transconductance stages) 5426，5428 相匹配。轉換導通階 層5428驅動參考電晶體5418，以及轉換導通階層5426驅 動輸出端5404。從連接端5404流出之輸出電流等於 Iol9_avg/K，其中K係等於當兩個電晶體皆開啟時功率電 晶體5402之導電率對參考電晶體5418之導電率之比率。 藉由整合通過功率電晶體5402之電壓與通過參考電 晶體5418之電壓間之差值，次系統5400係考量開關電路 62 201230610 1904之工作週期中之變量。如果開關5408及5412並未被 使用（例如：開關5408持續被開啟且開關5412持續被關 閉），次系統5400將測量流經功率電晶體5402之電流平均 值’即如相對於Iol9_avg之平均值。此取樣持有電路用以 過滤整合器5416之輸出端5420，特別是，取樣持有電路 具有一正弦函數頻率以回應其取樣頻率及其諧波為零之狀 況。則開關諧波之任何失真狀況可藉由環繞整合器5416 之負向反饋回路5430所移除。 電流測量次系統5400通常很快地設置，且於相同範 例中，可設置為與一單一取樣循環一樣快。當允許開關電 路1904於一高頻率下之樣本I〇i9 avg，其快速設定時間 係通常可令人滿意，藉此潛在地允許工作週期於對應之高 頻率下被改變以提升更快之MPPT。 開關電路1804 (第18圖）可具有不同於升壓型式拓墣 之拓墣。舉例而言，開關電路1804可具有一降壓型式拓墣 (例如類似於第5圖及第6圖）、一降壓_升壓型式拓墣、或 一隔離式拓墣（例如類似於第7圖）。 於第4圖所示之電子供電系統400中，開關電路係以 萍方式電性輕接在一起，以及於第丨8圖所示之電子供電 ^統1800中’開關電路係以並聯方式電性耦接在一起。亦 可建構電子供電系統同時使用串聯及並聯在此所揭露之開 關電路之實施例。舉言，〇 2000,係句人^ 电于供電糸統 , 你包含二個電池串2002及2004 ,並以並聯方式電 接至負載20〇6。於另一實施例中，系統2〇〇〇包含 63 201230610 外加電池串’並以並聯方式電性耦接至負載2〇〇6。電池串 2002包含Μ個電子供電源2008、及各自之開關電路2〇12 係電性轉接至所述之Μ個電子供電源2008，其中μ係為 大於一之整數，並且，開關電路2〇12之輸出埠係以並聯方 式電性耗接在一起。同樣地，電池串2004包含Ν個電子 供電源2010、及各自之開關電路2014係電性耦接至所述 之Ν個電子供電源2010 ’其中Ν係為大於一之整數，並 且’開關電路2014之輸出槔係以串聯方式電性麵接在一 起。其中，Μ與Ν可為相同亦可為不相同。 每一開關電路2012, 2014係為第4圖所示之開關電路 404之一實施例，且每一開關電路2〇12, 2014係藉由最大 化開關電路之輸出電壓之平均值以至少實質上最大化由其 各自之電子供電源2008，2010所掏取之電能量。電池串 2002包含串聯之一電感2016’係用以共享每一開關電路 2012之總量，以及電池串2004包含串聯之一電感2〇18， 係用以共享每一開關電路2014之總量。雖然電感2〇 16, 2018代表性地顯示為單一電感’但是，如此之電感器亦可 包含數個分離之電感器、及/或分別形成於電池串2002, 2004之電路之連結器（例如：導線或匯流排閘）之互連電 感。舉例而言，第47圖顯示一電子供電系統4700，係為 電子供電系統2000之一實施例，其中，電感2016, 2018 包含互連電感4702, 4704。 舉例而言，電子供電源2008, 2010係為光伏電子單元 及每一電池串2002，2004，於一些實施例中代表為光伏電 64 201230610 池單元之一或多個模組、或是一或多個電池板。又如另一 範例，每一電子供電源2008可表示為一多接面光伏電池單 元之一單一接面’且每一電子供電源2〇1〇可表示為另一多 接面光伏電池之一單一接面。 第21圖顯示一電子供電系統21 〇〇，係包含兩個電池 串2102及2104，並以串聯方式電性耦接至—負載21〇6。 每一電池串2102,2104包含三個電子供電源21〇8、及各自 所對應之一開關褒置211 〇，係分別電性輕接至其電子供電 源2108。於一電池串之數個電子供電源，就等同於以串聯 方式連接之電池串數量，是可以被改變的。於一給予之電 池串2102, 2104中之每一開關電路211〇之輪出端係以並 聯方式電性耦接在一起。每一開關電路211〇係為第18圖 所示之開關電路18〇4之一實施例，係建構以藉由最大化開 關電路輸出電流之平均值得以至少實質上最大化由其電子 供電源所擷取之電能量。於一實施例中’每一電子供電源 2108係為—獨立之光伏電池單元以形成一光伏電池單元 之模組或電池板。 、 於一實施例中’降壓型式開關電路之數個電池串係以 並聯方式電性輕接，低於—電池串之任意運作可以負向影 =並聯電池串之運作。舉例而言’係考量第57圖，其中顯 丁 電子供電系統57〇〇包含兩個電池串5702, 5704，並以
並聯方式電性輕接至一直流匯流排5706，此直流匯流排 5706儀供番工_ A 穴电卞一負載5708。每一電池串5702, 5704包含 數個光伏裝置571G ’且每―綠裝置571()係電性柄接至 65 201230610 各自所對應之一降壓型式MPPT轉換器5712。於一電池串 中之每一 ΜΡΡΤ轉換器5712之輸出埠係以串聯方式電性 耦接。每一電池串5702，5704必須具有相同電池串電壓 Vstring，這是因為此電池串係以並聯方式電性輕接。 在理想的狀況下’每一光伏裝置571〇理論上最大功 率點位置上之電池單元電流為Imp時電池電壓應符合等於 為Vmp，當每一 MPPT轉換器5712操作其各自之光伏裝 置5710於MPP時，係具有輸出電壓v<Vmp且電池串電 流為I<Imp。於如此狀況下，每一電池串具有一電池串電 壓Vstring為4*V、且各自所對應之—電池串電流5714為 I，以致使每一電池串5702, 5704係傳送相等之電能至負載 5708。現在推測光伏裝置5710(1)，5710(2)產生更少輸出電 能或沒有產生輸出電能的狀況下’依舊維持光伏裝置571〇 (3)-5710(8)產生滿額輸出電能。如此分離電能產量的狀況 會發生是因為例如光伏裝置5710發生差異性的遮蔽現象 或汙染。 於如此狀況下，降壓型式MPPT轉換器5712(1),5712 (2)在電池串電流I的狀況時是不可能產生足夠的輸出電 壓，這是因為它們各自之光伏裝置5710(1), 571〇(2)只有產 生很少的電能’甚至沒有產生電能。因此，ΜΡρτ轉換器 5712(1)，5712(2)產生接近於零伏特之一輸出電壓，而此時 電池串5702之MPPT轉換器5712(3)，5712(4)依舊繼續產 生一輸出電壓V。因此，從電池串57〇2所擷取之最大可得 之電能Vtring將接近2*V。 66 201230610 電池串5704亦將必須運作於—電池串電壓為2*V，而 非4*V，這是因為電池串5704係以並聯方式電性耗接至電 池串5702，而電池串5702之電池串電壓為2*V。因此， 雖然電池串5704之MPPT轉換器5712(5)_(8)將繼續操作 其各自所對應之光伏裝置5710於其MPP下，電池串電流 5714(2)必須近似等於2*1而非I，並藉此增加於MPPT轉 換器5712(5)-(8)及系統5700之很多導體連接元件之損 失。因此，電池串5702之低電能運作不僅減少此電池串所 產生之電能，而且還降低了系統5700其他裝置之效能。再 者，負載5708通常要求一最大輸出電壓，且如果電池串 5702之電壓下降過低，電池串可能必須與系統5700切斷 連結，並且將不再提供任何電能。 如此之潛在問題將會使降壓型式MPPT轉換器中並聯 之電池串產生不能電能量，可藉由具有一降壓-升壓型式拓 墣之MPPT轉換器來取代降壓型式MPPT轉換器以至少部 分達到緩和。舉例而言，第48圖顯示一電子供電系統 4800，係包含兩個電池串4802，4804，並以並聯方式電性 耦接。系統4800可被修改為包含額外的電池串。電池串 4802包含Μ個電子供電源4806，且電池串4804包含N 個電子供電源4808。Μ與Ν係非別為大於一之整數，且 Μ與Ν可為相同之整數，亦可為不相同之整數。 各自之開關電路4810, 4812係分別電性耦接至所對應 之電子供電源4806, 4808。每一開關電路4810, 4812具有 一降壓-升壓型式拓墣，以致使各自之輸出電壓Vout可被 67 201230610 轉換極性’且電壓量係可大於、等於或小於其輸入電壓 Vin。每一開關電路4810，4812包含一控制器4814，係用 以控制一開關裝置4816，以致使由每一電子供電源4806, 4808所擷取之電能至少實質上最大化。每一開關電路更包 含一輸入電容器4818、一電感器4820、一二極體4822 (係 可藉由另一開關裝置所替代以增加效能）、及一輸出電容器 4824。電池串4802, 4804之輸出端係用以供電至一負載， 例如反向器。事實上，每一開關電路4810, 4812具有各自 所對應之一輸出電容器4824於此範例中係為有利的，當其 中負載為一反向器時’輸出電容器4824可降低對於會隨機 故障之反向器輸入電容之需求。特別是，反向器通常具有 高電壓、會隨機故障之電解輸入電容器，係可至少部分地 藉由切換電路輸出電容器4824所替代。於一些實施例中， 切換電路輸出電容器4824係為相對低電壓、高可靠度之陶 瓷電容器。 於一些實施例中，開關電路4810,4812之切換頻率以 鬆散地方式被控制，以致使切換頻率有效率地隨機分佈於 開關電路4810, 4812之很多範例中，藉此助以降低漣波電 流。再者，控制器4814起始時間係任意且鬆散地被控制以 有效率地隨機分佈MPPT運作變化於開關電路4810, 4812 之很多範例中，藉此助於降低MPPT誘發瞬變電流量。 所述降壓-升壓拓墣具有一增強動態範圍，因而相較於 降壓拓墣或升壓拓墣（例如前文中第57圖所討論之降壓拓 墣）更具優勢。對低於最高效能電池單元之MPP電流之一 fiiti 5 68 201230610 電池串電流而言’南效能電池單元會提高電壓，而且低效 能電池單元會降低電壓。如此特性可助於緩和電子供電源 4806, 4808所產生之分離電能而導致之問題。舉例而言， 如果電子供電源4806(1)之輸出電能下降，對於此下降現 象，電池串電流Istring可能會降低，且開關電路481〇(i) 可能增加其電壓增益用以補償，以致使Vstring 1維持穩 定。因此，儘管於電子供電源4806, 4808之輸出電能發生 一變化，電池串電壓仍可維持穩定，以使得一電池串之電 能變化並不會影響其他並聯之電池串的運作。此外，事實 上，電池串電壓可被維持在一需求階層上，用以防止一電 池串將需要從系統4800切斷連結之可能性，這是因為由電 池串供電至一負載的電壓過低之故。 雖然第48圖所示之降壓-升壓型式MPPT轉換器，相 較於降壓型式MPPT轉換器具有一增加動態範圍之優勢， 其開關裝置要求至少此轉換器輸入電壓之一相對高電壓比 率加上此轉換器輸出電壓。此外，降壓-升壓型式轉換器具 有兩個不連續之輸入電流波形及輸出電流波形，藉此要求 主要輸入電容及輸出電容以過濾漣波電流。如此潛在之缺 點可藉由以具有一降壓及升壓拓墣之MPPT轉換器（如第 58圖所示）來替代降壓-升壓型式MPPT轉換器得以減緩。 特別是，第58圖顯示一降壓及升壓型式MPPT轉換器5800 包含一輸入埠5801，此輸入埠5801包含輸入端5802, 5804 並用以電性耦接至一各自之電子供電源。轉換器5800進一 步包含一輸出埠5805，此輸出埠5805包含輸出端5806, 69 201230610 5808並用以電性耦接至一負載，例如通過於一電池串中之 其他MPPT轉換器。一控制器5810控制開關裝置5812, 5814, 5816，5818以至少實質上最大化由電性耦接至輸入 端5802，5804之一電子供電源所擷取之電能量。MPPT轉 換器5800亦包含一能量儲存電感器5820，且通常進一步 包含輸入電容5822及輸出電容5824。 MPPT轉換器5800可運作於一降壓模式或一升壓模 式，以致使一輸出電壓Vout可大於、等於或小於一輸入電 壓Vin。特別是’當Vout必須小於vin時，控制器5810 藉由控制裝置5812, 5814以調整v〇ut，並令開關裝置5816 持續關閉且開關裝置5818持續開啟，用以操作轉換器5800 運作於所述之降壓模式。於一些實施例中，當運作於降壓 模式時’控制器5810可操作以控制開關用以至少實質上最 大化一電壓’例如一輸出電壓v〇ut、或是一開關節點電壓 之平均值Vx。相反地，當Vout必須大於Vin時，控制器 581〇藉由控制開關裝置5816, 5818以調整Vout，並令開關 裝置5812持續關閉且開關裝置5814持續開啟，用以操作 轉換器5800運作於所述之升壓模式。於一些實施例中，當 運作於升壓模式時’控制器581〇可操作以控制開關用以至 夕實質上最大化一電流’例如流經開關5816之平均電流。 於一些實施例中，轉換器5800之切換頻率係鬆散地 被控制’以致使切換頻率有效率地隨機分佈於轉換器58〇〇 之报多範例中，藉此助於降低漣波電流。再者，控制器581〇 起始時間係任意鬆散地被控制以有效率地隨機分佈Μρρτ 201230610 運作變化於轉換器5800之很多範例中，藉此助於降他 MPPT所誘發之瞬變電流量。 比對降壓-升壓型式之轉換器，例如前文對第48 討論，開關裝置5812, 5814, 5816, 5818僅需要具有一電廢 比率大於Vin及Vout之最大值，且Vout不為Vin之極性 反轉。再者，比對降壓-升壓型式轉換器，於第58圖所系 之降壓及升壓轉換器中，輸入電流在升壓模式中係為速’續 的，且輸出電流在降壓模式中係為連續的。然而’通過第 58圖所示之降壓及升壓轉換器之電流路徑總是流經過兩 個串聯之開關。 降壓-升壓型式MPPT轉換器（例如第48圖所示）及降 壓及升壓型式MPPT轉換器（例如第58圖所示），分別具有 要求各自所對應之一能量儲存電感器之缺點。因此，如此 之MPPT轉換器不能利用電池串互連電感作為它們的能量 儲存電感器。另外’降壓-升壓型式MPPT轉換器與降壓及 升壓型式MPPT轉換器皆具有輸出電壓範圍，此輸出電壓 範圍是由開關裝置5812, 5814, 5816及5818之裳置電壓應 力極限所決定。因此，降壓•升壓型式與降壓及升壓型式轉 換器通常要求於其輸出埠上具有溢電壓防護（OVer v〇Uage protection，OVP) ’用以防止過度的電壓量所造成之損宝。 再者，如果電池串中有太多光伏裝置被遮蔽，則一電也串 電壓可不需調整到所要求之數值。在如此狀況下，與如上 所述之相似缺點可藉由使用電池串優化器以申聯方式電性 輛接至·一串MPPT轉換器達到減緩之效果。 71 201230610 舉例而言，第49圖顯示一電子供電系統4900，係包 含數個電池串4902，且每一電池串4902包含一或多個電 子供電源4904 (例如：光伏裝置）及各自所對應之一區域 MPPT直流至直流轉換器4906，係電性耦接至每一電子供 電源4904。舉例而言，直流至直流轉換器4906係為第4 圖所示之開關電路之一實施例，用以至少實質上最大化由 其各自所對應之電子供電源4904中擷取之電能量。於一電 池串4902中之每一直流至直流轉換器4906之輸出端以串 連方式電性耦接至一電池串優化器4908’並接合此電池串 至一共用直流匯流排4910。直流匯流排4910電性輕接至 一負載4912 ’於一範例中，負載4912係為一反向器。於 另一些實施例中’每一電池串優化器4908由各自所對應之 一反向器所替代，並且每一反向器之一輸出端電性連結至 一共用交流電匯流排。 雖然在此所示之系統4900包含兩個電池串4902，然 而，系統4900可包含額外的電池串。每一電池串49〇2亦 不需要具有相同數量之電子供電源4904,並且每一電子供 電源4904不需為完全相同。舉例而言，一電子供電源4904 可為一單一光伏電池單元，而另一電子供電源49〇4可為一 群以串聯方式及/或並聯方式電性耦接之光伏電池單元，例 如一光伏電池板之一光伏次模組。 母電池串優$态4908轉換通過所有串聯連結之直 流至直流轉換器4906之輸出電壓（V—t〇tal)至共用直流匯 流排4910之電壓（V一bus)。因此，每一電池串優化器49〇8 72 201230610 可使得此電池串4902之MPPT直流至直流轉換器4906於 仍然搞接至共用直流匯流排4910的狀況下運作在其最佳 輸出電壓。此外’使用電池串優化器4908可提供下述一或 更多之優點。第一，因為電池串優化器4908接合直流至直 流轉換器4906至直流匯流排4910,直流至直流轉換器4906 不需要調整電池串電壓，且因而巧*成為相對簡單之轉換 器，例如降壓型式轉換器。第二，直流匯流排4910之電壓 對於負載4912可為最佳化，及/或可被調整到一高位階， 以助於降低於直流匯流排4910中之電流量。第三，於此範 例中’負載4912為一反向器，事實上’直流匯流排491〇 之電壓可被調整以允許降低反向器之費用、及/或增加反向 器之效能。此外’在直流至直流轉換器4906實行ΜΡΡΤ 的狀況下，反向器不需包含ΜΡΡΤ功能。當整體ΜΡΡΤ不 再被要求時’如果反向器ΜΡΡΤ功能被包含，則可降低複 雜度並增加效能。第四’使用電池串優化器4908允許每一 電池串4902以獨立地傳送其最大電能至直流匯流排 4910 ’而不需要被其他電池串所限制。相反地，於系統中 不需要電池串優化器4908 ’ 一電池串之運作可由操作一串 並聯連結之電池串之特性所限制。第五，使用電池串優化 器4908可使得直流至直流轉換器4906之一些實施例得以 由其所對應之電子供電源4904 _取一實質上固定電流，藉 此提高效能，於此範例中，當供電至一直流負載時，電子 供電源4904可運作地更有效率。 於一些實施例中，負載4912調整匯流排電壓ν bus， 73 201230610 且電池串優化器4908控制另一系統參數。舉例而言，電池 串優化器4908之一些實施例係調整電池串電流I string以 接合其各自所對應之直流至直流轉換器至直流匯流排 4910。維持I_stdng為一固定數值可使得利用直流至直流 轉換器4906藉由最大化轉換器輸出電壓或開關節點電壓 之平均值以實施MPPT，就如同前文對應第4圖所敘述。 舉例而言’ I_string設置為一固定數值，係大於任一光伏電 池單元所預期之最大短路電流、或根據發光變化之一數 值，例如一參考用之光伏電池單元之短路電流。如同另依 範例，電池串優化器4908之一些其他實施例調整一參數， 例如I_string或V_total以達到電池串階層之mppt。如此 之MPPT可相對簡單，這是因為Μρρτ直流至直流轉換器 4906通常具有很好表現之功率轉換曲線，並僅具有一單一 區域最大功率點’藉此消除對整體MPPT之需求。 每一電池串優化器4908通常為一開關直流至直流轉 換器，例如一升壓型式轉換器，並使用此電池串中之一電 感4914。雖然，電感4914在此代表性地繪製為一單一電 感器’電感4914可包含數個分離之電感器、及/或電性耦 接於直流至直流轉換器4906與電池串優化器4908之導體 (例如：導線及/或匯流排開）之互連電感。於一些實施例 中，電感4914由一電池串中之電池串優化器4908及直流 至直流轉換器4906兩者所共享。於如此之實施例中，直流 至直流轉換器4906不需具有其所擁有之能量儲存電感之 優勢。於一些實施例中，每一電池串優化器4908之切換頻 74 201230610 率係鬆散地被控制以致使其切換頻率為有效率地隨機分 佈。如上所述，切換頻率之隨機分佈有助於降低漣波電流 量。於一些實施例中特別需要降低漣波電流量，其中負載 4912為一反向器，當如此之漣波電流降低時，可使得反向 器輸入電容跟著被降低。此外，於一些實施例中，二或更 多電池串優化器4908係同步，以致使這些開關不同相位， 並藉此助於降低於直流匯流排4910之漣波電流。 電池串優化器4908之一些實施例包含額外的功能， 例如：具有切斷其所對應之各自電池串4902與直流匯流排 4910連結之能力，用以回應一外來訊號，例如：用以維持 及/或安全之目的。一些實施例亦可包含溢電流防護，反轉 電流阻障、及/或具有監測其各自所對應之電池串4902之 特性，例如：電池串之溫度、電池串之電壓、及/或電池串 之電流。 第50圖顯示一電池串優化器5000，係為電池串優化 器4908之一實施例。電池串優化器5000具有一升壓型式 拓墣，並且包含一開關裝置5002、一二極體5004及一控 制器5006。於一些實施例中，二極體5004由其它開關裝 置所替代、或藉由其它開關裝置所補充。電池串優化器 5000更包含一輸入端5008,用以連結至一串直流至直流轉 換器4906。電池串優化器5000利用電感4914作為其能量 儲存電感，就如同上文所述，可為一或多個分離之電感器 及/或互連電感。電池串優化器5000進一步包含一輸出端 5010，用以連結至直流匯流排4910。一些實施例亦包含輸 75 201230610 入電容5011。 控制器5006控制開關裝置5〇〇2以調整直流匯流排 4910之電壓V—bus。特別是’控制器5006包含一電壓感 測部5012，用以感測直流匯流排491〇之電壓，以及一任 意電流感測部5014，用以感測由電池串優化器5〇〇〇所處 理之電流。於一些實施例中，當開關襄置5002導通電流 時，電流感測部5014由感測通過開關裝置5〇〇2之一電壓 以感測電流。反饋、控制及防遵部5〇i6係控制一 pWM產 生器5018 ’以回應由電壓感測部5〇12及電流感測部5〇14 所感測之訊號。PWM產生器5018依序驅動開關裝置5〇〇2 以調整於直流匯流排4910上之電壓。於另一些實施例中， 控制器5006被修改以操作開關裳置50〇2得以調整—參 數’係不同於輸出電壓V_bus ’例如：輸入電流 或輸入電壓V_t〇tal。 於一些實施例中，電池串優化器5000運作於連續狀 況模式下以降低輸入漣波電流量。於如此之實施例中，可 不需要輸入電感5011。一些實施例係適用以改變操作模式 對應於不同電池串電流量之狀態。舉例而言，於一實施$ 中，當電池串電流量為大數值時’電池串優化器5000運作 於連續導通模式中，以及當電池串電流量為小數值時，係 運作於非連續導通模式中，用以在大範圍之電池電流量下 提高效率。滯後作用（Hysteresis)可被用以防止於連續導通 模式與非連續導通模式間之振盪。於大數值之電池串電、凉 量的狀況下，連續導通模式運作通常相較於非連續導通镇 76 201230610 式運作更有效率。舉例而言，使用一碳化矽二極體（SiC diode)、一氮彳匕嫁二極體（GaN diode)、或一快速回復二極 體作為二極體5004，以提高連續導通模式運作之效率。同 理，補充二極體5004與一開關裝置運作如一同步整流器， 具有一適當或另一控制良好之失效時間部，可最小化或甚 至避免二極體反轉回復損失，藉此提高連續導通模式運作 之效率。 第51圖顯示一電池串優化器5100，係為電池串優化 器4908之另一實施例。電池串優化器5100類似於電池串 優化器5000 (第50圖），但是，電池串優化器5100包含兩 個功率階層，並以不同相位之方式運作，以助於降低於直 流匯流排4910之漣波電流。特別是，電池串優化器5100 包含一第一電能階層，其中包含一開關裝置5102、一電感 器5104、及一二極體5106,就如同一第二電能階層，其中 包含一開關裝置5108、一電感器5110、及一二極體5112。 一控制器5114控制開關裝置5102, 5108,以致使它們以不 同相位運作，用以調整於直流匯流排4910中之電壓。舉例 而言，於一些實施例中，開關裝置5102, 5108之開關轉換 係由每一其他開關裝置轉180度以改變為同相，用以降低 於直流匯流排4910之漣波電流，就如同降低輸入電流之漣 波電流，藉此可降低或消除對於輸入電容5119及/或輸出 電流（圖未示）之需求。電池串優化器5100透過輸入端5116 電性耦接至其各自所對應之電池串之直流至直流轉換器 4906，且電池串優化器5100透過輸出端5118電性耦接至 77 201230610 直流匯流排4910。電池串優化器5110隨意地包含輸入電 容5119。類似於第50圖所示之控制器5006，控制器5114 包含一電壓感測部5120、一任意電流感測部5112、一回 饋、控制及防護部5124、及一 PWM產生器5126。雖然一 單一控制器5114控制於第51圖所示之實施例中之兩個電 能階層，於另一些實施例中，每一電能階層由一分離之控 制器所控制。此外，控制器5114可被修改以調整不同參 數，例如：輸入電壓或輸入電流，用以替代於直流匯流排 4910中之電壓V bus。 於一些實施例中，電感器線圈5104及5110係藉由一 共同磁心以達到磁性輕接，就如由Schultz et al.申請之美 國專利第6,362,986號所敎示之内容，並作為參考以聯結 至此，以利於降低漣波電流。於另一些實施例中，電池串 優化器5100係可被修改以致使每一電能階層連結至一不 同電池串4902 (例如：電感器5104連結至一第一電池串以 及電感器5110連結至一第二電池串），且電池串優化器 5100作為一電池串優化器用於兩個不同之電池串4902。 電池串5100之另一些實施例係為多相轉換器，包含 三或多個電能階層，其中一些或全部之電能階層皆運作於 不同相位，且一些或全部之電感器係任意地磁性耦接。舉 例而言，一選擇特定之實施例包含四個電能階層，其中每 一電能階層對於各自所對應之一電池串係作為一電池串優 化器。如同另一範例，另一選擇特定之實施例包含四個電 能階層，其中一第一電能階層與一第二電能階層對於一第 78 201230610 一電池串係作為電池串優化器’以及一第三電能階層與^一 第四電能階層係對於一第二電池串係作為電池串優化器。 第59圖顯示於一光伏系統中之電池串優化器之另一 可能應用。特別是，第59圖顯示一光伏系統5900，係包 含N個電池串5904之一組合5902 ’每一電池串5904具有 Μ個光伏裝置5906，其中N與Μ分別為大於一之整數。 於一些實施例中，光伏裝置5906係為一或多個光伏電池板 之一部分。舉例而言，組合5902設置於單一之追蹤裝置， 用以追縱太陽的移動，致使光伏裝置5906指向太陽之位 置。於一些實施例中’光伏裝置5906係為具有光集中光學 結構之一或多個單一接面或多接面之光伏電池單元。雖然 所繪示之每一電池串5904具有相同數量及型式之光伏裝 置5906 ’但是’於電池串5904中光伏裝置5906之數量是 可以改變的’且每一光伏裝置5906是不需要具有相同之架 構。 一電池串5904之每一光伏裝置5906係電性耦接至各 自所對應之一區域]VIPPT直流至直流轉換器5908。於一些 實施例中，直流至直流轉換器5908係為開關電路4〇4 (第 4圖）。一電池串5904之直流至直流轉換器5908之輸出端 以串聯方式電性耦接至一電池串優化器5910，其中電池串 優化器5910係類似於第49圖中所示之電池串優化器 4908。於一些實施例中’電池串優化器591〇為單一相位之 升壓拓撲電池串優化器，例如電池串優化器5〇〇〇 (第50 圖）。於一些其他之實施例中，電池串591〇係為多相位之 79 201230610 升壓拓墣電池串優化器’其中具有磁性耦接之能量儲存電 感或是不具有磁性麵接之能量儲存電感，例如電池串優化 器5100 (第51圖）。電池串優化器5910通常設置於一共同 外殼5912中’並設置在組合5902上或是鄰近設置於組合 5902旁’且一些或全部之電池串優化器5910可甚至為一 共同積體電路晶片（圖未示）之一部分。於一些實施例中， 組合5902係設置於一追蹤裝置上，外殼5912通常鄰近設 置於追蹤裝置但並未位於此追蹤裝置上，例如位於一柱子 上或一建築物上’用以最小化於此追蹤裝置之重量。電池 串優化器5910由一共同控制器（圖未示）所任意地控制，且 電池串優化器5910於一些實施例中彼此運作於不同相 位’用以降低直流匯流排5916中之漣波電流。於一些實施 例中，一電池串5904之每一區域^^卩丁直流至直流轉換 器5908及每一電池串優化器5910係共享一共同能量儲存 電感5914,於一些實施例中，係部份或全部是由電池串互 連電感所構成°電池串優化器5910隨意地包含Μρρτ能 力。 電池串優化器5910之輸出端全部饋入至一共用高電 壓直流匯流排5916。高電壓直流匯流排5916饋入一反向 器5918 ’係提供電此至一負載’例如—交流供電網592〇。 只要直流至直h轉換器5908及任意地電池串優化器wig 具有MPPT能力時’反向器5918不需要具有Μρρτ能力。 於一些實施例中’直流匯流排5916被維持於一實質上固定 之電位’藉此簡化此反向器之結構。於另一些實施例中， 201230610 電池串優化器5910係結合反向器5918於一單一外殼中’ 甚至是結合於一單一積體電路晶片上。系統5900可被修改 以包含數個組合5902,並分別包含數個電池串5904’其中 每一電池串包含各自所對應之一電池串優化器591〇。於如 此實施例中’電池串5910對於一組合5902通常將被設置 鄰近於此組合，例如聯結於此組合之一外殼5912。 第ό〇圖顯示一光伏系統6000，係類似於系統59〇〇， 但疋，光伏系統6000包含一組合，係具有至少一些 沒有區域MPPT直流至直流轉換器之電池串，例如使用於 其中區域MPPT並非對於所有電池串皆為必需之應用中。 組合6002包含具有區域Μρρτ直流至直流轉換器之電池 串5904及不具有區域Μρρτ直流至直流轉換器之電池串 6004兩者。於每一電池串6〇〇4之光伏裝置6〇〇6係電性耦 接至一電池串優化器6008 ’其通常具有MPPT能力。一此 實施例中包含電感6010,藉由對能量儲存電感之電池串優 化器6008之使用，且電感6010任意地由部份或整體之電 池串互連電感所構成。於另一些實施例中，一電池串6〇〇4 之光伏裝置6006直接連結至直流匯流排5916，且沒有使 用電池串優化器6008。雖然在此為了簡化所繪示之系統 6000僅具有一單一電池串6〇〇4，但是，於其他實施例^包 含額外的電池串6004。此外，電池串5904之數量亦可= 改變’且系統6000之另一些實施例更可不包含 ♦ ° 7 cnn/i „ 1可電池串 在此所述之開關電路及電池串優化器之一此 二實施例 201230610 係可運作以與其他系統元件進行溝通。舉例而言，電池串 優化器4908之一些實施例係可運作以傳送一些或全部關 於直流至直流轉換器4906之資訊，例如：用以開始、關閉、 及/或進入一旁路模式之指令。可理解的是，關閉直流至直 流轉換器4906、或是令直流至直流轉換器4906進入其旁 路模式’係用以在一緊急狀況（例如火炎）之事件中提高安 全性’或是令一或多個電池串4902喪失能量以助於維持或 電池串設置。可簡單地理解’除非有其他指令，否則對直 >VIL至直流轉換器在表面上被關閉或是進入旁路模式，係以 致使所有系統電壓被維持在低於一些安全位能之下。 如另一範例’在此所述之開關電路之一些實施例係可 運作以與其它開關電路進行溝通、及/或與一電池串優化器 用以交換資訊，例如：狀態資訊、錯誤資訊、及/或操作模 式指令。舉例而言’區域直流至直流轉換器49〇6(第49圖） 之一些實施例可運作以傳送狀態及/或錯誤資訊至另一直 流至直流轉換器4906及/或電池串優化器4908。如此錯誤 及狀態資訊之範例包含轉換器輸入電壓、轉換器輸出電 壓、轉換器輸入電流、轉換器輸出電流、轉換器輸入功率、 轉換器輸出功率、轉換器元件溫度、電子供電源49〇4溫 度、及/或轉換器錯誤資訊，位並不限於此。於一些實施例 中，一電池串優化器4908從—直流至直流轉換器49〇6接 收錯誤訊號並藉由給定之〜作動以回應此錯誤訊號，其 中所述作動係如切斷此電池串49〇2與直流匯流排491〇之 連結、及/或指示電池串4902之直流至直流轉換器49〇6關 82 201230610 閉或進入其旁路模式。 開關電路與其他裝置間之溝通訊號係任意地包含資 訊以確認傳輸裝置及/或預設接收裝置。舉例而言，藉由一 開關電路所產生之一錯誤訊號可包含一編碼，用以確認此 開關電路。如另一範例，由一電池串優化器所發出之指令 用以關閉數個開關電路，所述指令可包含用以確認預設接 收開關電路之編碼。 傳送資訊於裝置間之一可能方法係用以調整流經此 電池串之電流。舉例而言’開關電路404 (第4圖）之一 4匕 實施例係可運作以調整流經輸出埠408之電流並於此電流 中產生一溝通訊號’藉此傳送資訊至另一元件中，例如： 另一開關電路或一電池串優化器。如另一範例，電池串優 化器5 0 0 0 (第5圖）之一些實施例係可運作以控制開關裝置 5002並於電池串電流；[一string中產生—溝通訊號，藉此傳 送資訊至區域直流至直流轉換器4906。在此所述之開關電 路及電池串優化器之一隹實施例，係可運作以對於所流經 之電流上之一溝通訊號進行解調或解碼，藉此從一外接裝 置接收資訊。舉例而言，直机至直流轉換器49〇6之一些實 施例係可運作以解碼或解調於電池串電流r stHng上:一 溝通訊號，藉此從-電池串優化器49()8或另—一裝^=收
介於裝置（例如：於電池串優务势A 赞化盗與開關電路間）間的 溝通之其它方法是可能的。舉例 』阳5 ,系統4900、直流至 直流轉換器4906及任意地電池串傷 甲馒化器4908之另一些實 83 201230610 施例，係於一菊花鏈型彳n . 工、ldaisy chain fashion)中達到溝:诵 耦接。於再一其他實施彻由 ％』蔣逋 ^ A /5 例中，直流至直流轉換器4906及任 思地電池串優化器49〇8 衫 此單-匯流排電性透過—單-匯流排達到溝通， 器。舉例而言，可藉由、些或全部之直流至直流轉換 或磁性絕緣裝置來達到=電容絕緣裝置、光學絕緣裝置 含光學通訊方錢域通財式，但解以此=方法包 、於在此=述之開關電路之一些實施例中，如果電流係 以相反於正*電流之—方向流經此開關電路之輪，係 有對開關電路及/或_至此之一電子供電源（例如：光伏 裝置）造成損害之危險。4 了避免如此之危險，開關裝置可 被建構以致使電流僅一單一方向流經它們的輸出埠，例如 此開關裝置可為一二極體。舉例而言，於開關裝置5〇4, 6〇4 (分別顯示於第5圖與第6圖）之一些實施例中，控制器536 638係分別建構以控制開關裝置534, 634以致使輸出電流 僅以一方向流經輸出谭508，620。另外，一二杨體可被以 串聯方式嵌入於一開關電路之輸出蜂以避免反轉電流流 向。當數個開關電路互連以致使它們的輸出埠以串聯方式 電性耦接並形成一電池串，一單一二極體可被使用在此串 聯之電池串中之任何地方以避免反轉電流流向。舉例而 言，第22圖顯示電子供電系統2200之一實施例，係類似 於第4圖所示之電子供電系統400。系統2200包含N個電 子供電源2202’例如包含複數個光伏裝置之光伏襄置或光 伏電池板，其中N為大於一之整數。各自所對應之一開關 84 201230610 電路2204，係為第4圖所示 並電性輕接至每-電子供電*開關電路4G4之—實施例， 以串聯方式電性減至開關電路22G4之輸出淳係 係稱為輸出電路2208,通常| 6以形成一封閉電路’其後 2210代表性地繪製為—單〜電感2210。雖然電感 包含數個分離的電感器及/或^器’但是’電感2210可 輸出電路2208亦包含-單—L冑路2208之互連電感。 流經開關電路2204之輪出棒，體2212 ’用以避免反轉 山啤之電流。 -系統控制裝置可被使 反轉電流流向。舉例而言，楚 蚀體以避免 m 乐23圖顯示一電子供雷％ 3〇〇，係相同於電子供電源2咖（第22圖> m ^ :極體2212係以-系統控制裝置2地所替代。 裝置2302係以串聯方式電性紅 控制 、电r生耦接至輸出電路22〇8 知作如同一二極體’換言之’係限制電流流向為箭頭2304 所示之方向。然而，系統控制裝置23〇2通常包含—或多個 額外之構造’例如：（1)具有可依據需求作動如一開關及 開放式輸出電路2208之能力；（2)提供短路防護；及/或（3) 報告電子供電系統2300之一或多種方面之狀態。舉例而 吕’於此範例中之電子供電源2202係為一光伏模組之光伏 裝置，系統控制裝置2302之一實施例可被建構以報告資 訊，例如光伏模組之溫度、模組輸出電壓（例如：通過串聯 之開關電路2204之輸出埠之電壓2306)、及/或通過此模組 之電流量2308。此外，顓似於前文對應於電池串優化器所 討論之行為模式，系統控制裝置2302之一些實施例可操作 85 201230610 以與開關電路2204進行溝通，例如命令開關電路22〇4啟 動、關閉、或進入旁路模式、及/或從開關電路2204接收 狀態或錯誤資訊。 系統控制裝置2302可包含一開關裝置23丨〇，例如一 電晶體’一電流測量次系統2312被建構以測量電流23〇8, 以及一控制次系統2314。控制次系統2314至少部份基於 電流測量次系統2312所獲得之資訊以控制開關裝置2310 之運作。舉例而言’控制次系統2314使用由電流測量次系 統2312所獲得之電流流向資訊以致使開關裝置2310如同 一二極體，藉此阻止反轉電流流向。 第24圖顯示系統控制裝置24〇〇，係為系統控制裝置 2302之一實施例，且為於一光伏模組之應用。系統控制裝 置2400以串聯方式電性柄接至一串n個MPPT裝置2401 (例如·開關電路404)，其中N為大於一之整數。每一 MPPT 裝置2401電性耦接至所各自所對應之一光伏裝置24〇2。 MPPT裝置2401及光伏裝置2402形成一光伏模組，並具 有一正極輸出端24〇4及一負極輸出端24〇6。於另一實施 例中’ MPPT裝置2401係由光伏模組中被刪除，且光伏裝 置2402直接以串聯方式電性輕接至系統控制裝置。 系統控制裝置2400包含一電晶體2408，用以限制電 流2410流經此電池串、及一電流測量次系統24丨2，用以 測董電流。舉例而言，電流測量次系稣2412係為一電流感 測電阻器，如第24圖所示。然而，於另一些實施例中，電 流測量次系統2412藉由測量電流以達到較高效能，而無須 86 201230610 使用散熱裝置’例如藉由使用Stratakos et al.於美圈專利第 6，160,441號及第6,445,244號所揭露之系統及方法，並分 別聯結至此作為參考。舉例而言，於___些實施例中，電許 測量次系統2412藉由感測通過電晶體24〇8之電麈來測量 電流2410。 系統控制裝置2400進一步包含一控制次系疵2414， 係至少部份基於由電流測量次系統2414所獲得之資訊得 以控制電晶體2408之運作。舉例而言，控制次系統2414 基於由電流測量次系統2412所獲得之資訊以控制電晶體 2408如同一二極體，藉此阻止反轉電流流向。如另一範 例，於一些實施例中，如果電流量超過一預設值時，例如 一短路現象，系統控制裝置2400作動如同一斷路器（eireuh breaker) ’其中控制器2414使得電晶體24〇8得以避免電流 2410流過。於一些實施例中，系統控制裝置24〇〇可進— 步操作以作動如一開關，其中控制器2414使得電晶體24〇8 得以避免電流241〇流過，並回應—訊號以開啟此開關。如 此結構之優勢在於可使得此電池串於維持程序期間及/或 緊急狀態期間可有效率地被關閉以提高安全性。對照於先 前之光伏電池板，其通常不能被關閉，因此將會造成在緊 急狀態期m例如火災或連結至此電池板之_系統中發生 短路）仍持續提供電能的狀況發生。 x 系統控制裝置2400之一些實施例係可操作以監測及 報告模組電壓，其中模組電壓係㈣於正極輸㈣2 及負極輸出端2406間之電壓。舉例而言…實施例包含電 87 201230610 阻器2416, 2418之一分壓器（voltage divider)，以降低模組 電壓到適合控制器2414之輸入端之階層。舉例而言，控制 器2414透過一數位報告輸出端2420或透過專用序列匯流 排（圖未示）中之序列通訊得以報告此模組電壓至一外接系 統。數位報告輸出端2420藉由如無線通訊、電力線通訊、 或是模組電晶體2408產生一小通訊訊號於電流2410上之 方法與一外接系統溝通。舉例而言，控制器2414亦被建構 透過數位報告輸出端2420或透過專用序列匯流排（圖未示） 中之序列通訊以報告模組電流量至一外接系統。 系統控制裝置2400之一些實施例係可操作以透過數 位報告輸出端2420報告模組溫度至一外接系統。如此實施 例包含一溫度感測器2422，例如一感測器提供一訊號正比 於絕對溫度（absolute temperature，PTAT) ’並提供溫度資訊 至控制器2414。舉例而言，如此之pTAT裝置被整合於與 控制器2414共用之一共用積體電路晶片上。此外，溫度感 測器2422外接至控制器2414、或者甚至外接至系統控制 裝置2400。 系統控制裝置2400通常包含一電源供應器以供電至 其内部之電路。於第24圖所示之實施例中，系統控制裝置 2400包含一線性調整器’係從電池板輸出端24〇4, 24〇6所 獲得電能。特別是，此線性調整器包含一壓降電阻器2424 及一分路調整器2420以調整通過電阻器2424之電流，並 藉此調整節點2428與模組輸出端2406間之電壓。 於些實施例中，電晶體2408被整合於與控制器2414 88 201230610 共用之一共用積體電路晶片中。然而，需理解的是，很多 實施例中之電晶體2408將為一分離裝置以提供選擇電晶 體2408之彈性，得以達到一期望之電壓比率並消除潛在對 於電晶體負向影響控制器2414所產生之熱能的問題。 如上所述之開關電路之一些實施例係可被分成數個 分離部分。然而，此開關電路之一些實施例中，數個開關 電路元件被整合至一單一積體電路封裝中或是一單一積體 電路上。舉例而言，如此之整合縮小開關電路的尺寸、降 低開關電路的費用、及/或藉由降低元件間所連結之寄生阻 抗以增進開關電路之效能。需注意的是，事實上在此所述 之開關電路之一些實施例並未包含一明確的能量儲存電感 及/或一輸出電容器幫助達到如此之整合。 舉例而言，第25圖顯示一積體電路晶片2500，係包 含至少一些元件以形成使用控制器800 (第8圖）之開關電 路500 (第5圖）之一實施例。特別是，第一開關裝置532 及第二開關裝置534,就如同驅動電路812,皆被整合至此 積體電路晶片2500中。控制訊號產生器808亦可任意地整 合至積體電路2500中以致使整體開關電路被内嵌於一單 一積體電路晶片中。前文中所述之其他開關電路亦可用以 相同方式所整合。 於一些實施例中係包含控制訊號產生器808，控制訊 號產生器808監測積體電路晶片2500内部之電壓Vy。因 此，於如此之實施例中，對於積體電路晶片2500則不再需 要包含一反饋介面端，並且積體電路晶片2500可具有少於 89 201230610 三個介面端，藉此達到低成本及小封裝尺寸。 積體電路晶片2500之一些實施例係為覆晶（fliP chiP) 積體電路。如先前技術中所知，於一覆晶中’此晶片之墊 片係透過錫球直接連結至緊鄰之中介層上所對應之墊片。 如此結構通常致使晶片與緊鄰之中介層間之連結具有相較 於使用銲接線連結之結構之較低阻抗。覆晶積體電路之範 例可由Burstein et al.所申請之美國專利第6,278,264號及 第6,462,522號所得知，且個別聯結至本文中作為參考。 第26圖顯示一覆晶積體電路2600，係為第25圖中所示之 覆晶積體電路2500之一實施例。舉例而言，覆晶積體電路 2600包含第一開關電路532與第二開關電路534 (圖未示） 及驅動電路812 (圖未示）。覆晶積體電路2600藉由錫球 2604以電性耦接至一中介層2602，例如一印刷電路板 (printed circuit board，PCB)，其中錫球 2604 僅繪製一些作 為代表是為了達到圖示清楚之目的。雖然錫球2604係實質 上耦接積體電路2600至中介層2602,但是，一填充物質（圖 未示）亦可被設置於晶片2600與中介層2602間以提供更強 大之機械耦接。需理解的是，積體電路2500可被實行於不 同於覆晶積體電路之其他型式，例如包含導線焊接連結之 積體電路之型式。 如上文所討論之數個開關電路亦可整合至一單一積 體電路晶片。舉例而言，二或三個開關電路404 (第4圖） 或開關電路1804 (第18圖）可被整合至一單一積體電路晶 片。舉例而言，一晶片包含三個開關電路可被使用以提供 201230610 單一晶片對一三個光伏裝置模組之MPPT。如另一範例， 一晶片包含二個開關電路可被使用以提供單一晶片對一二 接面之光伏電池單元之接合階層之ΜΡΡΤ。 如此具有複數個開關電路之晶片可提供多於數個分 離開關電路之優點。具有數個開關電路之一晶片通常將佔 據相較於相同數量之分離式開關電路較少之空間，藉此與 相對於具有複數個分離開關電路之一系統相比，可縮小系 統尺寸、降低系統費用、及/或釋放空間給其他元件。一系 統包含具有數個開關電路之一晶片通常比起具有相同數量 之分離開關電路之一系統而言，亦將更簡單、更快速、及/ 或更便宜。比起數個分離之開關電路而言，整合數個開關 電路至一積體電路晶片通常亦會使得開關電路元件彼此更 加靠近。元件設置得更加緊密通常具有可降低互連結構中 之元件阻抗之優點，藉此可提升系統效率及/或效能。 第27圖顯示一範例，其中複數個開關電路係被整合 至一單一積體電路晶片中。特別是，第27圖顯示一積體電 路晶片2700 (例如：一覆晶積體電路）包含三個開關電路 2702，分別為開關電路504 (第5圖）之一實施例，並可藉 由第27圖所描繪之虛線所顯示。雖然所示之積體電路晶片 2700包含三個開關電路2702，晶片2700可包含大於一之 任何數量之開關電路2702,例如第6圖所示之開關電路 604，可用以類似之方式整合至一單一積體電路晶片中。 每一開關電路2702包含各自之第一輸入端2704及第 二輸入端2706,用以連結至各自所對應之一電子供電源（例 91 201230610 如：一光伏裝置）。一第一開關裝置27〇8 (類比於第一開關 裝置532)係電性耦接至第一輪入端27〇4與一中間開關節 點2710之間，以及一第二開關裝置2712 (類比於第二開關 裝置534)係電性耦接至中間開關節點271〇與第二輸入端 2706之間。於第27圖之實施例中，第一開關裝置27〇8係 為一 η通道MOSFET，並且每—第二開關裝置2712係為 一 ρ通道MOSFET。於另一些實施例中一些或全部之第 一開關裝置2708與第二開關襞置2712係為η通道LDM〇s 裝置或疋其他型式之電晶體。每一開關電路2702進一步包 含驅動電路2714 (類比於驅動電路812)，用以驅動第一開 關裝置2708與第二開關裝置2712。連續地開關電路2702 藉由一開關電路2702之一正極輸入節點2716至下一個開 關電路2702之一中間開關節點2710間之連結達到電性耗 接。舉例而言，此連結可由全部在晶片金屬來達成或是以 相對導電性之晶片重佈層來達成’以減少額外之互連結 構。舉例而言，於一些實施例中，一或多個連結係至少部 分地由一半導體基底上所製成之一凸塊下金屬層（under-bump-metallization，UBM)堆疊所達成。UBM 堆疊之一些 範例及聯結方法皆由Jergovic et al.所申請之美國專利第 7,989,953號所揭露，並聯結至本文作為參考。如另一範 例，所述連結可通過錫球及一下層中介層之高導電性導體 所達成’例如一基底或導線架’用以降低整體電阻。第一 輸出端2718及第二輸出端2720各自電性耦接至一底部開 關電路2702之一中間開關節點2710及一頂部開關電路 ΊιιΡ 92 201230610 2702之一正極輸入節點2716之間。 控制訊號產生器2722 (類似於控制訊號產生器8〇8)亦 任意地被整合於積體電路晶片2700中。雖然控制訊號產生 器2722被繪製如底部開關電路2702(3)之一部分，但是， 控制訊號產生器2722可為一不同之開關電路27〇2之一部 分，擴展通過複數個開關電路2702、或是分離於每一開關 電路2702。控制訊號產生器2722改變每一開關裝置27〇8 之工作週期，以最大化每一開關電路2702之開關節點電壓 Vy27之平均值。 第28圖顯不複數個開關電路整合於一單一積體電路 晶片之另一範例。特別是’第28圖顯示積體電路晶片2800 係包含兩個開關電路2802，分別為第19圖所示之—實施 例。開關電路2802係可由第28圖中所描繪之虛線所顯示。 於另一實施例中’積體電路晶片2800包含三個或更多開關 電路2802。 每一開關電路2802包含一第一輸入端2804及一第二 輸入端2806。第一輸入端2804係用以電性耦接至各自所 對應之一電子供電源之一負極端，同時，第二輸入端28〇6 係通過一電感器用以電性耦接至此各自所對應之電子供電 源之一正極端。積體電路晶片2800進一步包含第一輸出端 2808及第二輸出端2810’並電性耦接至一負載。每—開關 電路2802進一步包含一第一開關裝置2812 (類比於第19 圖所示之第一開關裝置1932)，係電性耦接至第一輸入端 2804及第二輸入端2806之間’以及一第二開關裝置2814 93 201230610 (類比於第19圖所示之第二開關裝置 第二輸入端2806及第二輸出端2810 之實施例中’第一開關裝置2812係為 034)，係電性耦接至 义間《於第28圖所示 / η 通道 M0SFET、 以及第二開關裝置2814係為- p通道M〇SFET °於另一 實施例中，每一第一開關裝置2812及第二開關裝置2814 係為η通道LDMOS電晶體、或其他喫式之電晶體。每一 開關電路2802之驅動電路2816控制此開關電路之第一開 關裝置2812及第二開關裝置2814。 控制訊號產生器2818亦任意地整合至積體電路晶片 2800中。雖然控制訊號產生器2818被繪製為底部開關電 路2802(2)之一部分，控制訊號產生器2818可為一不同之 開關電路2802之一部分、擴展通過複數個開關電路2802、 或分離於每一開關電路2802。控制訊號產生器2818改變 每一開關裝置2812之工作週期，用以最大化每一開關電路 2802之輸出電流1〇28之一直流(DC)分量。 第29圖顯示數個開關電路整合至一共用積體電路之 再一範例。特別是’第29圖顯示積體電路晶片2900包含 兩個開關電路2902，並藉由虛線所描繪出來。積體電路晶 片2900進一步包含開關2904, 2906以電性耦接至開關電 路2902 ’不是以串聯方式就是以並聯方式達成。舉例而 言’當開關2904係位於其A位置（如第29圖所示）且開關 2906係為開啟，則開關裝置2902之輸出端係以串聯方式 電性耦接。相反地，當開關2904係位於其b位置且開關 2906係為關閉時’開關電路2902之輪出端係以並聯方式 94 201230610 電性耦接。開關電路2902之互連結構可被改變為串聯及並 聯兩者之間，例如，當有令開關電路所併合之輸出電壓為 最佳化需求的時候。事實上，積體電路晶片29〇〇可被改變 為串聯互連結構及並聯互連結構兩者之間，亦可允許晶片 2900之一些實施例可互換使用於並聯及串聯應用中。 母一開關電路2902包含各自之第一輸入端2908及第 二輸入端2910，用以連結各自所對應之一電子供電源（例 如：一光伏裝置）。一第一開關裝置2912 (類比於第一開關 裝置532)係電性耦接至第一輸入端2908與一中間開關節 點2914之間，以及一第二開關裝置2916 (類比於第二開關 裝置534)係電性耦接至中間開關節點2914與第二輸入端 2910之間。於第29圖之實施例中，第一開關裝置2912係 為η通道MOSFET ,且每一第二開關裴置2916係為p通 道MOSFET。於另一實施例中，每一第一開關裝置2912 及第二開關裝置2916係為η通道LDMOS電晶體、或其他 型式之電晶體。每一開關裝置29〇2進一步包含驅動電路 2918’用以驅動第一開關裴置2912及第二開關裝置2916。 第一輸出端2920及第二輸出端2922係各自電性耦接至一 底部開關電路2902之一中間開關節點2914與一頂部開關 電路2902之一正極輪入節點2924之間。 控制訊號產生器2926 (類比於控制訊號產生器808)亦 可任意地被整合至積體電路晶片29〇〇中。雖然控制訊號產 生器2926被繪製為分離於開關電路29〇2，但是，控制訊 號產生器2926亦可一或多個開關電路29〇2之一部分。控 95 201230610 制訊號產生器2926改變每一第一開關裝置29i2之工作週 期，用以最大化所對應之各自開關電路29〇2之輪出功率。 如上所述’在此所討論之㈣電路中，—開關電路之 钬作週期可被改變以最大化開關電路輸出功率。因此，雖 =作週期之-預期範圍可被於—些應时所得知，但 開關電路通常不能被最佳化於工作週期之一特定數 =，挺是因為工作週期於電路運作期間將會被改變。因此， :此所述之開關電路之一些實施例包含一或多個開關裝 係為動態尺寸場效電晶體（field effect hnA如s， ls)。如此之動態尺寸FETs分別包含數個獨立之可控制 之元件於以並聯方式電性耦接所組成之FETs之型式二其 中數個如此組成之FETs係活化以可被改變成動態尺寸之 FET。所述之fET之特性可藉由改變其尺寸所被改變，例 數個如此組成之FETs被活化。舉例而言，整體之ρΕΤ 通遒電阻可藉由增加FET尺寸所減少，例如：增加數個如 此級成之FETs被活化。然而，當有更多如此之FETs被活 化’就會有更大的閘極電容及更多的所聯結之開關損失（推 剛每—如此組成之FET係藉由一共同驅動器所驅動）。對 於每—工作週期，通常有一適當的FET尺寸，係可最小化 才目關之電阻總和及相關之閘極電容損失。 於此實施例中’包含一動態尺寸FET，FET尺寸可被 調整’例如FET工作週期之一功能。舉例而言，當工作週 期太大時 ，FET尺寸被增加以降低通道電阻，這是因為當 工作週器過大時，通道電阻通常是造成損失之最重要的原 96 201230610 因。相反地，當工作週期小時，如此之實施例可縮小FET 尺寸以降低FET閘極電容及所聯結之開關損失，這是因為 於低工作週期中開關損失會比通道損失更加明顯。需注思 的是，於一些實施例中，FET尺寸亦將至少部份地基於其 他開關電路運作特徵以被調整，例如藉由此動態尺寸FET 或開關電路輸出功率所處理之電流量。 第30圖顯示一動態尺寸FET 3000，係為一動態尺寸 FET之一範例，係可被使用於再此所討論之開關電路中。 舉例而言，動態尺寸FET 300可被使用作為各別開關電路 404與1804 (第4圖及第18圖）中之第一開關裝置418或 1814。動態尺寸FET 3000包含N個獨立町控制之元件或 所組成之FETs 3002，係以並聯方式耦接連接端3004, 3006之間，其中N係為大於一之整數。於第30圖所示之 實施例中，所組成之FETs 3002係為n通道MOSFETS，這 是因為如此之MOSFETs具有相對低之通道電阻。然而， 組成之FETs 3002可由其他型式達成，例如p通道 MOSFETs。 每一組成之FET 3002之閘極係由各自所對應之一驅 動器3008所驅動。每一驅動器3008接收一 PWM訊號3010 作為一輸入訊號’就如同由一動態FET尺寸解碼器3014 所產生之一活化訊號3012。動態FET尺寸解碼器3014基 於由PWM訊號3010所得出之動態尺寸FET 3000之工作 週期以決定數個FET用以活化。於一實施例中，數個組成 之FETs 3002藉由FET尺寸解馬器3014所活化，所述fet 97 201230610 尺寸解碼器3014係線性正比於工作週期。於另一實施例 中’動態FET尺寸解碼器3014依據一分段線性轉換函數 以活化組成之FETs 3002，例如：當工作週期位於一第一 範圍之數值間時’一第一數量之組成FETs 3002被活化， 當工作週期位於一第二範圍之數值間時，一第二數量之組 成FETs 3002被活化，以此類推。 如先前所述，在此所述之開關電路之一應用係用以提 供光伏裝置之MPPT。如此開關電路之一些實施例可被設 置於具有一或多個光伏裝置之一共用封裝中。於本文所述 之内容「設置於一共用封裝中」係指一或多個開關電路及 一或多個光伏裝置係皆為一共用組件中之一部分，所述之 共用組件如一光伏模組或光伏電池板❶如此之一光伏裝置 之共用封裝及其MPPT電路可提供如下述之優點4丨）減少 光伏系統部分數量可致使令系統安裝簡單化，並且降低系 統安裝之成本；（2)縮小系統尺寸；及/或（3)因為更加接近 各自之光伏裝置之MPPT電路以改進系統效能。 舉例而言’第31圖顯示一光伏系統3100，係包含一 光伏電池單元3102及一積體電路晶片3104,並設置於一 共同基板3106上。舉例而言’基板3106係為一印刷電路 板、一陶瓷基板、聚醯亞胺(polyhnide)基板。積體電路晶 片3104係電性輕接至光伏電池單元31〇2，包令—或多個 開關電路，例如揭露於此之開關電路，用以提供光伏電池 單元3102之MPPT。舉例而言，積體電路晶片31〇4係為 積體電路晶片2500之一實施例，亦可為一覆晶積體電路， 98 201230610 如第31圖所示。然而’積體電路晶片3104可具有其他封 裝結構。舉例而言’於一些其他實施例中，積體電路晶片 3104係以導線焊接至系統31 〇〇之一或多個元件，例如光 伏電池單元3102。於一些實施例中，積體電路晶片31〇4 包含複數個開關電路以提供基板3106上之複數個光伏電 池單元3102之MPPT，或是光伏電池單元3102之複數個 接面’於此範例中光伏電池單元3102係為一多接面裝置。 於如此之實施例中’舉例而言，積體電路晶片3104係為積 體電路2700, 2800或2900其中之一。 一輸入電容器3112以並聯方式電性耦接至光伏電池 單元3102之輸出端，係任意地包含於系統3100之中。一 些實施例亦可包含一輸出電感器、及一或多個輸出電容 器。如果存在如此之電容器，係通常設置於基板3106上。 需理解的是’光伏系統3100之很多實施例將會利用互聯電 感或是分離之電感器外接至系統3100以作為能量儲存電 感。然而’如果有需求時，一分離之能量儲存電感器可被 設置於基板3106上。如此之實施例進一步包含光學結構 3108，用以集中入射光3110於光伏電池單元3102上。於 一些實施例中，一些或全部之系統3100係被覆蓋於一阻隔 物質（passivation material)之中（例如··環氧合成樹脂（epoxy) 或其他陶器物質），用以防護此系統不會被環境中元素所影 響，例如：渔氣。 第32圖顯示一光伏系統之另一範例，係包含一光伏 裝置及一開關裝置於一共用組件中。光伏系統3200包含一 99 201230610 光伏裝置3202及一積體電路晶片3204設置於光伏電池單 元3202之一背面3206 ’係相對於用以接收入射光321〇之 一正面3208。積體電路晶片3204係電性耦接至光伏裝置 3202 ’包含一或多個開關電路’例如在此所揭露之開關電 路’用以提供光伏裝置3202之MPPT。積體電路晶片3204 係可為一覆晶積體電路，如第32圖所示。然而，積體電路 晶片3204可具有其他封裝結構。舉例而言，於一些其他實 施例中’積體電路晶片3204係以導線接合至光伏裝置3202 及/或一任意輸入電容器3212。舉例而言，光伏裝置3202 係為單晶石夕光伏電池單元、或多晶石夕光伏電池單元。於一 些實施例中，積體電路晶片3204包含複數個開關電路以提 供光伏裝置3202中之每一光伏電池單元之MPPT。類似於 第31圖所示之組件3100 ’輸入電容器3212、一輸出電容 器（圖未示）、及/或一能量儲存電感器（圖未示）係任意地設 置於背面3206上。 第33圖顯示另一光伏系統，包含一光伏裝置與一開 關電路於一共用組件中。特別是，系統33〇〇包含一光伏裝 置3302、一積體電路晶片3304、及一任意地輸入電容器 3308’係設置於一共用導線架33〇6上。積體電路晶片33〇4 係電性耦接至光伏裝置3302，包含一或多個開關電路，例 如揭露於此之開關電路’用以提供光伏裝置33〇2之 MPpT。積體電路晶片3304可為一覆晶積體電路，如第33 圖所述。然而，積體電路晶片3304可具有其他封裝結構。 舉例而言’第61圖顯示一光伏系統6100，係類似於第33 100 201230610 圖所示之系統3300，但是，包含一積體電路61〇2藉由導 線接合6106電性耦接至一導線架6104。積體電路61〇2包 含一或多個開關電路，如在此所揭露所揭露一般，用以提 供光伏裝置3302之MPPT。於一些實施例中，至少一些焊 接導線6106直接電性耦接積體電路61〇2至光伏裝置 3302。於另一些實施例中，積體電路61〇2係藉由一捲帶接 合程序（tape-automated bonding process)以電性輕接至導線 (lead)。於一些其他實施例中，導線架61〇4係可藉由一基 板所替代’例如一陶瓷基板或聚醯亞胺基板。 第62圖顯不一光伏系統6200，係包令—基板6202、 一光伏裝置6204設置於基板6202上方、以及子卡（daughter card) 6206電性辆接至基板6202。於一些實施例中，子卡 6206機械式附接至基板6202，如第62圖所示，例如藉由 錫球接合及/或通孔針腳所達成。另外，子卡6206係鄰近 没置至基板6202並且藉由導線或是其他導體電性麵接至 基板6202及/或光伏裝置6204。子卡6206包含-'積體電 路晶片6208，係包含一或多個開關電路，例如在此所揭露 之開關電路，用以提供光伏裝置6204之MPPT。雖然積體 電路在此繪製為具有一覆晶封裝結構，但是，晶片62〇8 係可選擇性地具有其他封裝型式。子卡6206任意地包含一 輸入電容器6210以並聯方式電性耦接於光伏裝置62〇4之 輸出端。於所述之實施例中’子卡6206係可從基板620 分離開來，任意地輸入電容器6210通常位於子卡62〇6之 同一側，如同積體電路晶片6208 —般。 101 201230610 第34圖顯示一電子供電系統3400，係包含N個光伏 電池板3402，其中N係為大於或等於一之整數。光伏電池 板3402之輸出端以串聯方式電性耦接至一負載3404 (例 如：一反向器）以形成一封閉電路，其後稱為輸出電路 3406。僅詳細繪製一光伏電路板3402(1)於第34圖中是為 了使圖式清楚。 每一光伏電池板3402包含Μ個光伏裝置3408，其中 Μ為大於一之整數，並可依據光伏電池板3402之範例而 改變。於一些實施例中，每一光伏裝置3408係為一電池板 3402之一光伏次模組，其中每一次模組包含複數個光伏電 池單元，並以串聯方式及/或並聯方式電性耦接。舉例而 言，每一次模組包含一或多列或排之串聯耦接之光伏電池 單元於電池板3402中。於一些其他實施例中，光伏裝置 3408係採用不同型式，例如：單一或多接面光伏電池單 元。每一開關電路3410係電性耦接至各自所對應之光伏裝 置3408以提供ΜΡΡΤ。舉例而言，開關電路3410係為開 關電路404 (第4圖）之一實施例，並且其輸出埠以串聯方 式電性耦接在一起。然而，系統3400並不限定使用於開關 電路404之實施例，而且系統3400可被修改以使用其他型 式之開關電路，例如具有ΜΡΡΤ能力或不具有ΜΡΡΤ能力 之傳統降壓轉換器。 開關電路3410主要利用電感3412於輸出電路3406 中作為其能量儲存電感。雖然電感3412代表性地繪製為一 單一電感器，但是，電感3412可包含數個分離之電感器及 102 201230610 /或由導線或其他導體連接元件所形成之互連電感，以形成 輸出電路3406。然而’一或多個電池板3402可任意地包 含額外之電感3416於此電池板中，用以改良開關電路3410 之效能，例如當電感3412係低於最理想之狀態時。舉例而 言，額外之電感3416係為此電池板中之一單一分離之電 感’如第34圖所示。此外，額外之電感3416可為一電池 板中之數個分離電感器，例如串聯連結於連續開關電路 3410間。第52圖顯示一電子供電系統5200，係為電子供 電系統3400之一實施例’其中開關電路3410利用互連電 感5202作為至少其主要之能量儲存電感。 開關電路3410亦利用輸出電路電容3414作為其主要 之輸出電容。然而，於一些實施例中，一或多個電池板3402 額外包含輸出電容3418，例如用以降低漣波電壓。 系統3400可被修改以致使一些或全部之光伏裝置 3408係以其他電子供電源所替代，例如：燃料電池或蓄電 池。於如此之實施例中，電子供電源及開關電路3410將不 需要成為一電池板之一部分了。再者，於另一些實施例中， 開關電路3410及光伏裝置3408係不再整合至電池板中。 第35圖顯示第27圖所示之積體電路晶片2700於一 光伏應用之一應用。特別是，晶片2700之輸入埠3502之 每一第一輸入端2704及第二輸入端2706係電性耦接至多 接面光伏電池單元3508之各自所對應之一第一光伏連接 端3504及一第二光伏連接端3506。於多接面光伏電池單 元3508中’對每一接面3510之連接端3504, 3506係由此 103 201230610 電池單凡取出，以致使每一接面3510係於此電池單元中 性隔離。 於另一些實施例中，多接面光伏電池單元35係以— 分離光譜練裝置所替代，所述之分離光譜絲裝置包含 二或更多個分離光伏|置及光學裝置，用以導引適當波長 之光線到至少一些光伏裝置中。每一光伏依序包含一或多 個疊合疋光伏接面各別適合於一特定波長之光線。舉例而 言，第70圖顯示一光伏系統7〇〇〇，係包含一分離光譜光 伏裝置7002電性耦接至積體電路晶片27〇〇。分離光譜光 伏裝置7002包含第一分離光伏裝置7004、第二分離光伏 裝置7006及第三分離光伏裝置7008，並分別電性耦接至 積體電路晶片2700之各自所對應之一輸入埠。第一光伏裝 置7004包含兩個疊合式光伏接面7010,7012,以及第二光 伏裝置7006與第三光伏裝置7008個別包含一單一光伏接 面 7014, 7016。每一光伏接面 7010, 7012, 7014, 7016 係適 合於個別不同波長之光線。於分離光譜光伏裝置7002中之 光學結構（圖未示）有助於導引適當波長之光線至不同光伏 接面之功能。 第55圖顯示一電子供電系統5500，係建構以助於最 大化由一多接面光伏電池單元所擷取之電能。系統5500 包含N個多接面光伏電池單元5502，其中n係為大於一 之整數。每一光伏電池單元55〇2包含一第一接面5504、 一第二接面5506及一第三接面5508，並以串聯方式電性 搞接’就如同三個連接端5510，5512，5514用以電性接觸 104 201230610 此些接面。連接端5510,5514提供電性接觸 全部三個接面，同時，連接端5512提供電性接觸二第 面5504與第二接面5506間之一節點。 於:些實施例中’第-接面55〇4係為—錯基接面 (Germanium based junction)，並具有產生大於一 5506與第三接面55〇8更大電流之能力。因此 <，如果入二 地以串聯方式連結而無需額外的電路，= 電流會被第二接面5506及第三接面5508 之電流所限制，且底部接面將不能被完整的利用（例如 不會於其MPP下運作）。然而，系統55〇〇 、 完整地減緩如蚊問題。 之料部分地或 特別是，如果接面5504, 5506, 5508以串聯連結 況簡單地運作’而無需額外的電路時，每一第 β> 乐一接面5504 接至各自所對應之—第—次電路或—能量提取 =”16—’以由無法被取得之第一接面擷取額外之能量。特 疋，母一超額能量提取器5516藉由升高通過第一 5504之一電壓V1使得所對應之第一接面於其Mpp下運 作，並應用此提升之電壓並聯於通過全部三個
Jm Vp^ii « a* w 〜电 一第二次電流或區域MPPT轉換器5518電性耦 ^至通過每—光伏電池單元55G2之連接端5siq 5514。每 能量提取器5516至少實f上最大化由其所對應之 〇w 面55〇4所操取之電能，並且每一區域Μρρτ轉換 Γ 518至少實質上最大化由所對應之光伏電 之剩餘接面测，測所擷取之電能。 早兀 105 201230610 每一組相對應之光伏電池單元5502'超額能量提取器 5516及區域MPPT轉換器5518可被考量為一單位之電池 單元5520。於一些實施例中，一單位之電池單元552〇之 每一元件被設置於一共用基板上，例如類似於第31圖至第 33圖所示之方式達成。此外’於一些實施例中，一超額能 量提取器5516及所對應之區域MPPT轉換器5518係被整 合於一共用積體電路晶片上。 區域MPPT轉換器5518可為開關電路4〇4 (第4圖） 之實施例’其中具有輸出埠以串聯方式連結至一負载5522 以形成一封閉電路，其後稱之為輸出電路5524，如第55 圖所示。於一些實施例中，區域MPPT轉換器5518利用 輸出電路5524之互連電感5526作為它們的主要能量儲存 電感，如第55圖所示。選擇性地’區域Μρρτ轉換器5518 了利用或多個分離電感器（圖未示）作為能量儲存電感。 於一些選擇性地實施例中，區域MPPT轉換器係為開關電 路1804 (第18圖）具有以並聯方式連結之輸出埠之實施例。 第56圖顯示一單位電池單元56〇〇，係為第55圖所示 之單位電池單元5520之一實施例。單位電池單元56〇〇包 含三接面光伏電池單元56〇2，類似於光伏電池單元55〇2 (第。55圖），一超額能量提取器56〇4(有時被稱為一能量交 換器）以及區域MPPT轉換器5606。超額能量提取器 5604運作如一升壓型式轉換器，並具有一輸入埠電性耦接 串聯電池串之所有三個接面5608, 5610, 5612。超額 月b里提取器5604提高通過一第一接面56〇8之電壓V1，係 106 201230610 與通過電池串中之第一接面5608、一第二接面5610及一 第三接面5612之電壓Vcell相同。特別是’超額能量提取 器5604包含一控制器5614、一第一開關裝置5616、電感 5618、一第二開關裝置5620、一輸入電容器5622、及一輸 出電容器5624。電感5618通常為一或多個低電阻分離電 感器，雖然於一些實施例中，電感5618至少部分地為一封 閉電路之互連電感，此封閉電路包含第一接面5608及超額 能量提取器5604。第二開關裝置5620作為一飛輪裝置’ 並於一些實施例中可由一二極體所替代、或是藉由一二極 體所補充。 控制器5614控制第一開關裝置5616之工作週期以至 少實質上最大化由第一接面5608所擷取之電能。於一些實 施例中，第一開關裝置5616藉由一電晶體所實行，且電流 5626利用類似於第54圖所討論之一電路所測量通過此電 晶體之一電壓下降量以感測出來。 區域MPPT轉換器5606類似於開關電路504 (第5 圖）’特別是’區域MPPT轉換器5606包含一控制器5628、 一第一開關裝置5630、及一第二開關裝置5632,係可任意 由一二極體所替代。區域MPPT轉換器5606包含一輸出 埠以並聯方式電性耦接通過光伏電池單元56〇2之連接端 5634, 5636，並且區域MpPT轉換器56〇6透過包含輸出端 5638, 5640之一輸出埠電性耦接至一負載或其他單位電池 單元。類似第5圖所討論之方式中，控制器5628控制第一 開關裂置5630之工作週期藉由至少實質上最大化通過輸 107 201230610 出私5638, 5640之—開關節點電壓力％之平均值以至少 實質ΐ最大化由光伏電池單元5602所擷取之電能。於單位 電池早兀5500之一些實施例中，每一控制器5614及5628 Γ ^^控制器所替代’此共用控制器同時控制超額能 里提取器5604及區域Μρρτ轉換器56〇6。於一些實施例 中開關裝置5616係被切換成與開關裝置5630不同相位 以降低漣波電流。 於第55 W至第56圖中所討論之超額能量提取器與區 域 MPPT 轉換 4士 士塞—T* * /、 一 …構可適用於一不同數量接面之光伏電池 早兀。例而言’一四接面光伏電池單元之範例中， 使用兩個超額能量榲而_ 掘抱夕费处 取态以最大化由對應之底部二接面所 此，而且一區域MPPT轉換器可被使用以最大化 :、之頂邛一接面所擷取之電能。此外，於此範例中， 串連續接面-起使用，係 ^ ^ 取器之電壓增益以致使於不論是此雷汕 量提取^是最後之能量提取μ具有1 二2因而被排除’而此時仍舊最大化由其所對應之接： 所擷取之電能。 坎卸 56圖之電子供電系統之變化是可能的， 牛 。 圖顯示一電位電池單元6300 ,係類似 單位電池單:刪（第56圖），但是其中由一底部 賴取之被轉換至此單位電池單元之輸出端，以替 MPPT轉換器輸出端。單位電池單元6細包含— 面光伏電池單兀6302 ’類似於光伏電池單元55()2 (第^ 108 201230610 圖），並包含串聯連結之第一光伏接面63〇4、第二光伏接 面6306及第三光伏接面6308。單位電池單元63〇〇進一步 包含一降壓型式MPPT轉換器631〇,係具有一輸入埠6312 及一輸出埠6314。於一些實施例中，降壓型式MppT轉換 器6310係為開關電路504 (第5圖）或開關電路604 (第6 圖）之一實施例，其中包含一分離之能量儲存電感器。輸入 埠6312電性耦接通過串聯連結之全部三個光伏接面63〇4, 6306, 6308，並且輸出埠6314電性耦接通過單位電池單元 6300之輸出端6316, 6318。舉例而言，輸出端6316, 6318 以串聯方式電性耦接至其他之單位電池單元63〇〇以及一 負載。 單位電池單元6300進一步包含一升壓型式Μρρτ轉 換器6320，係包含一輸入埠6322及一輸出埠6324。輸入 谭6322電性輕接通過第一光伏接面63〇4,以及輸出埠6324 以並聯方式電性搞接至降壓型式MPPT轉換器6310之輸 出埠6314。每一 MPPT轉換器6310與6320係可運作以至 少實質上最大化由電性耦接通過對應之輪入埠之光伏接面 所操取之電能’藉此提供（1)串聯連結之頂部兩個光伏接面 6306, 6308及（2)底部光伏接面6304各別之有效MPPT。於 一些實施例中，每一降壓型式MPPT轉換器6310及升壓 型式MPPT轉換器6320切換為彼此不同相位以最小化漣 波電流。轉換器6310，6320任意地分享一或多個共同元 件’例如共用控制器，並且可被整合至一單一積體電路晶 片中。 109 201230610 升壓型式MPPT轉換器6320通常以一較小之電壓轉 換比率之升壓型式轉換器5604 (第56圖）一起運作且升 壓型式MPPT轉換器6320因而被預期相較於升壓型式轉 換器5604係具有一較高之效率及較低元件電壓應力，並推 測所有其他係為相等《然而，單位電池單元63〇〇的結構需 要降壓型式MPPT轉換器6310包含一區域能量儲^電感 (圖未示）。 第64圖顯示另一單位電池單元64〇〇對一多接面光伏 電池單元6402提供MPPT，其中多接面光伏電池單元64〇2 包含串聯連結之第一光伏接面6404、第二光伏接面6406 及第三光伏接面6408。單位電池單元6400包含一降壓-升 壓型式MPPT轉換器6410,係包含一輸入埠6412及一輸 出埠6414。輸入埠6412電性輕接通過串聯連結之第二接 面6406及第三接面6408。 單位電池單元6400進一步包含降壓型式MPPT轉換 器6416包含一輸入埠6418及一輸出埠6420。輸入埠6418 電性麵接通過第二光接面6406及第三光伏接面6408，以 及輸出埠6420電性耦接通過單位電池單元之輸出端6422, 6424。於一些實施例中，輸出端6422, 6424以串聯方式電 性輕接至其他單位電池單元64〇〇以及一負載。舉例而言， 降壓型式MPPT轉換器6416為開關電路504 (第5圖）或開 關電路604 (第6圖）之一實施例。雖然降壓型式MPPT轉 換器代表性地繪製為一分離裝置，但是，轉換器6416之一 些實施例係使用包含一輸出電路之互漣電感，其中此輸出 110 201230610 電路包含輸出埠6420作為它們的主要能量儲存電感。 降壓-升壓型式MPPT轉換器641〇及降壓型式MPPT 轉換器6416係分別可運作以至少實質上最大化由電性耦 接通過各自之輸入槔之光伏接面中所擷取之電能，藉此對 (1)串聯連結之頂部兩個光伏接面64〇6，6408及（2)底部光 伏接面6404各別提供有效之Μρρτ。轉換器641〇, 6416任 意地切換為與彼此不同相位以降低漣波電流，且轉換器 6410, 6416任意地共享一或多個共同元件，例如一共用控 制器。於一些實施例中，轉換器641〇6416係為一共用積 體電路晶片之一部分。 單位電池單元6400超越單位電池單元5600及6300 (第56圖及第63圖）之潛在優點係為輸出電壓至降壓型式 MPPT轉換器6416通常低於第56圖與第63圖所示之類比 轉換器之輸入電壓。如此相對低之輸入電壓提高轉換器 6416之運作效能，並可致使元件之使用具有相對低之電壓 比率。反過來說’輸入電流流入降壓型式Μρρτ轉換器6416 通常將高於流入第56圖及第63圖所示之類比轉換器之輸 入電流，這是因為轉換器6416具有相對低之輸入電壓。 第65圖顯示一單位電池單元6500，係包含二個降壓 型式MPPT轉換器6502, 6504 ’用以提供一多接面光伏電 持單元6506之MFPT。光伏電池單元6506包含三個光伏 接面6508, 6510, 6512，係以串聯方式電性輕接。降壓型式 MPPT轉換器6502之一輸入埠6514電性輕接通過第一光 伏接面6508，且降壓型式MPPT轉換器6504之〆輸入埠 201230610 6516電性輕接通過第二光伏接面651〇及第三光伏接面 6512。降壓型式MPPT轉換器65〇2, 6504之輸出埠6518, 6520以串聯方式電性耦接至單位電池單元6500之輸出端 6522，6524。舉例而言，輸出端6522，6524以串聯方式電 性耦接至額外之單位電池單元6500及一負載。 MPPT轉換器65〇2及65〇4係個別至少實質上最大化 由電性輕接通過對應輸入埠之光伏接面所擷取之電能量， 藉此提供（1)串聯連結之頂部光伏接面6510，6512、及（2) 底部光伏接面6508之有效MPPT。雖然每一降壓MPPT轉 換器6502, 6504代表性地繪製為一分離之轉換器’於一些 實施例中’轉換器6502, 6504分別使用一封閉電路之互連 電感作為其能量儲存電感，此封閉電路包含輸出埠6518, 6520。舉例而言，轉換器6502,6504為開關電路504 (第5 圖）或開關電路604 (第6圖）之一實施例，係使用互連電感 作為能量儲存電感。轉換器6502, 6504任意地切換為彼此 不同相位以降低漣波電流，並且轉換器6502, 6504可共享 一或多個共同元件，例如一共用控制器。於一些實施例中， 轉換器6502, 6504為一共用積體電路晶片之一部分。 於典型之實施例中，通過第一光伏接面6508之電流 量通常實質大於通過頂部光伏接面6510, 6512之電流量。 然而’因為輸出埠6518, 5410以串聯方式電性搞接，每一 降壓型式MPPT轉換器6502, 6504必須具有相同之輸出電 k里’通常係為流經第一接面6508電流之一函數，這是因 為接面6508係產生相對大之電流量。結果，流經轉換器 112 201230610 6504之輸出埠6520之電流通常高於最適當之電流量，因 此造成轉換器6504以低於百分之五十的一工作週期運 作，並且降低此轉換器之效率。 單位電池單元6500之另一實施例係僅包含一單一降 壓型式MPPT轉換器。舉例而言，第66圖顯示單位電池 單元6600，係類似於單位電池單元6500 (第65圖），但將 降壓型式MPPT轉換器6502刪除。剩餘之降壓型式MPPT 轉換器6504符合流經第一光伏接面6508之電流。如上所 述，雖然降壓型式MPPT轉換器6504代表性繪製為一分 離之裝置，於一些實施例中，轉換器6504使用互連電感作 為其主要儲存電感。單位電池單元6600具有相較於單位電 池單元6500較低之成本且較簡單之優點。然而，單位電池 單元6600不可如單位電池單元6500 —般實行，這是因為 第一光伏接面6508可能會限制流經此單位電池單元之電 流量。 第67圖顯示一單位電池單元6700，係類似於單位電 池單元6500 (第65圖），但將底部降壓型式MPPT轉換器 以一升壓型式轉換器所替代。特別是，單位電池單元6700 包含一多接面光伏電池單元6702,係包含以串聯方式電性 耦接之第一光伏接面6704、第二光伏接面6706及第三光 伏接面6708。單位電池單元6700包含一升壓型式MPPT 轉換器6710具有一輸入埠6712電性耦接通過第一光伏接 面6704，以及一降壓型式MPPT轉換器6714具有一輸入 埠6716電性耦接通過第二光伏接面6706與第三光伏接面 113 201230610 6708。升壓型式轉換器6710之輸出埠6718及降麗型式轉 換器6714之輸出埠6720以串聯方式電性耦接至單位電也 單元之輸出端6722, 6724。單位電池單元6700之拓墣需要 降壓型式MPPT轉換器6714包含一分離之能量儲存^感 器（圖未示）。舉例而言’降壓型式MPPT轉換器6714為開 關電路604 (第6圖）之一實施例，係包含一分離之能量儲 存電感器。於一些實施例中，輸出端6722, 6724以串聯方 式電性耦接至額外之單位電池單元6700及一負載^ Μρρτ 轉換器6714及6710係分別可運作以至少實質上最大化由 電性耦接通過對應輸出埠之光伏接面所擷取之電能量藉 此提供（1)串聯連結之頂部兩個光伏接面67〇6,67〇8、及（2) 底部光伏接面6704之有效ΜΡΡΤ。轉換器6710,6714係任 意地切換為彼此不同相位以降低漣波電流，並且轉換器 6=10, 6714任意地共享一或多個元件，例如一共用控制 器。於一些實施例中，轉換器671〇 6714係為一共用積體 電路晶片之一部分。 第68圖顯示一單位電池單元68〇〇，係包含二個疊合 式ΜΡΡΤ直流至直流轉換器。單位電池單元包含一 多接面光伏電池單元_2,係包含電軸接之第一光伏接 面6804、第二光伏接面68〇6及第三光伏接面砧⑽一降 I升壓型式ΜΡΡΤ轉換器681()具有—輸入槔6812電性輕 接通過第—光伏接面賭。降壓升壓型式體了轉換器 之一輸料術4電性耗接於第一接面咖4與第二接面 6806電性輕接之一節點6816以及一降壓型式朦τ轉換 114 201230610 器6820之一輸出埠6818之間。輸入埠6818之另一端係電 性耦接至串聯疊合之光伏接面6804，6806，6808之一頂部 節點6822。因此，輸入埠6818電性耗接通過串聯連接之 第二光伏接面6806與第三光伏接面6808以及降壓-升壓之 第一光伏接面6804。降壓型式MPPT轉換器6820包含一 輸出埠6824電性耦接通過單位電池單元之輸出端6826, 6828，其中輸出端6828亦電性耦接至頂部節點6822。於 一些實施例中’輸出端6826, 6828以串聯方式電性耦接至 額外之單位電池單元6800及一負載。雖然降壓型式MPPT 轉換器6820代表性地顯示為一分離之轉換器，但是，於一 些實施例中’轉換器係使用一封閉電路之互連電感作為其 主要能量儲存電感，此封閉電路包含輸出埠6824。於一些 實施例中，降壓型式MPPT轉換器6820為開關電路504 (第 5圖）之一實施例，係利用互連電感作為其能量儲存電感。 降壓-升壓型式MPPT轉換器6810至少實質上最大化 由第一光伏接面6804所擷取之電能，以及降壓型式Μρρτ 轉換器6820至少實質上最大化由頂部兩個光伏接面68〇6, 6808以及降壓-升壓之第一光伏接面6804所擷取之電能。 因此’轉換器6810, 6820共同地提供（1)串聯連結之頂部兩 個光伏接面6806，6808、及（2)底部光伏接面6804之有效 地MPPT。單位電池單元6800超越單位電池單元56〇〇, 6300, 6400及6500 (第56圖、第63圖至第65圖）之潛在 優點在於通過輸出端6826, 6828之電壓通常大於其他電池 單元之輸出電廢，藉此潛在地降低超額之系統電流。轉換 115 201230610 6810，6820任意地切換為彼此不同相位，並且轉換哭 6810，6820任意地分旱一或多個元件，例如一共用控制 器。於一些實施例中’轉換器6810, 6820係為一共用積體 電路晶片之一部份。 第69圖顯示一單位電池單元6900，包含兩個降壓_升 壓型式轉換器6902,6904,其輸出埠6906, 6908以串聯方 式電性耦接至單位電池單元之輸出端6910, 6912。降壓-升 壓型式MPPT轉換器6902之一輸入埠6914電性耦接通過 一第一光伏接面6916,且降壓-升壓型式MpPT轉換器69〇4 之一輸入埠6918電性耦接通過第二光伏接面692〇與第三 光伏接面6922。第一光伏接面6916、第二光伏接面692〇 及第二光伏接面6922以串聯方式電性耦接，並且係為一共 用多接面光伏電池單元6924之一部分。 ^ 降壓-升壓型式MPPT轉換器69〇2可運作以至少實質 上最大化由第光伏接面6916所摘取之電能，且降壓升 廢型式MPPT轉換器_4可運作以至少實質上最大化由 串聯連^之第二光伏接面6920與第三光伏接面6922所操 取之電犯於些實施例中，降壓升壓型式轉換器 6902’ 69G4係可運作以實行Μρρτ，同時翻運作以維持 口疋電壓通過單位電池單元之輸出端6则例2。因 此’通過一串聯連結單位電池單元69⑼之電池串之電壓可 被控制’並且不需使用額外電路，當數個如此串聯之電池 串以並聯方式電性轉接時，如此之特性係可為特別之優勢。 雖然沒有特別要求，但是，需理解的是，於很多實施 116 201230610 例中每一降壓-升壓型式轉換器6902，6904將可被切換成 彼此不同相位，用以最小化漣波電流，及/或可共享至少一 些共同元件。此外’於一些實施例中，轉換器6902, 6904 係為一共用積體電路晶片之一部分。 如上文中對應第63圖至第69圖所討論之系統可適用 以使用於具有不同數量接面之光伏電池單元中。舉例而 言，單位電池單元6900 (第69圖）可被修改成包含一四接 面光伏電池單元，其中輸入埠6914,6916分別電性耦接通 過對應之一對串聯輕接之光伏接面。 如上文對應第55圖、第56圖、第63圖至第69圖所 討論之系統，可適用以使用於一分離光譜光伏裝置中，係 包含二或多個分離光伏裝置及光學結構以導引適當波長之 光線至此分離之光伏裝置中。舉例而言，電子供電系統 5500 (第55圖）之另一之實施例中，多接面光伏電池單元 5502以一第一分離光伏裝置、第二分離光伏裝置以及光學 結構所替代，用以導引適當波長之光線至所述第一光伏裝 置及第二光伏裝置中。於此另一實施例中，第一分離光伏 裝置包含二個接面’類似於多接面光伏電池單元55〇2之第 二接面5506及第三接面5508，以及第二分離光伏裝置包 含一單一接面，係類似於電池單元55〇2之第一接面55〇4。 如同先前之討論，在此所討論之開關電路之一些實施 例係建構以由電性耦接至各自所對應之一電子供電源（例 如.一光伏裝置）取得電能。舉例而言，第36圖顯示—電 子供電系統3600包含N個電子供電源3602，其中N係為 ΓΕ »ιι«Γ 117 201230610 大於一之整數。舉例而言，電子供電源36〇2為光伏裝置， 例如光伏陣列、分離之光伏電池單元、或一多接面光伏電 池單元之分離接面。每一電子供電源3602電性耦接至對應 之一開關電路3 604 ’係被建構以至少實質上最大化由電子 供電源3602所擷取之電能量。於正常運作狀況期間，每一 開關電路3604由其對應之電子供電源36〇2得到電能。僅 開關電路3604(1)之詳細結構被續製於圖式中是用以提高 圖式清楚度。 ° 開關電路3604類似於開關電路5〇4 (第5圖）。特別 是，每一開關電路3604包含一輸入埠36〇6、一輸出埠 3608、一第一開關裝置361〇、一第二開關裝置3612、及一 控制器3614。每一輸入埠3606電性耦接至對應之一電子 供電源3602，並且每一輸出埠3608以串聯方式電性耦接 至負載3616以形成一封閉電路，其後稱之為輸出電路 3618 °於每一開關電路3604中，控制器3614控制第一開 關裝置3610之工作週期以至少實質上最大化輸出電壓 V〇36之平均值’以及當第一開關裝置3610關閉時，第二 開關裝置3612提供一路徑予輸出電流1〇36。 於每一開關電路中’一二極體3620以並聯方式電性 輕接至第二開關裝置3612。二極體3620之陽極電性輕接 至一中間開關節點3622，以及二極體3620之陰極電性鉍 接$ 一 ^ 正極輸入節點3624。當不論是第一開關裝置3610 或疋第二開關電路3612被開啟時，二極體3620提供一旁 路路彳災予輸出電路電流1〇36，例如在電子供電源3602提 201230610 供過低電能或不提供電能的狀況下。於一些實施例中，二 極體3620被整合至第二開關裝置3612中。舉例而言，於 此實施例中，第二開關裝置3612為一 MOSFET，二極體 3620為此MOSFET之一内接二極體。 每一開關電路3604進一步包含一能量儲存裝置 3626，例如一充電泵電路，係用以儲存由輸出電路3618 之能量。於每一開關電路3604中，當供電源3602無法提 供足夠之電能以使控制器3614運作時，能量儲存裝置3626 至少部分地供電至控制器3614。於第36圖之實施例中， 能量儲存裝置3626透過電性耦接通過輸出埠36〇8之輸出 端3630，3632以接收由輸出電路3618所提供之電能。因 此’於如此實施例中’通過二極體3620之一壓降係有效地 藉由能量儲存裝置3626升壓轉換成一電壓，係足夠高以至 少部分地供電予控制器3614並令第二開關裝置3612運 作。然而，於另一實施例中，輸入端3628電性耦接至輸出 電路3618以其他方式，例如通過負載3616。 於一些實施例中，當電子供電源3602不能提供足夠 電能以令控制器3614運作時，控制器3614被建構以操作 第二開關裝置3612於其導通狀態中。因此，於如此狀況 下’則輸出電流1〇36不再流經二極體3620 ’改為流經第 二開關裝置3612，藉此提高效能，因為通過第二開關裝置 3612之一向前壓降通常遠小於通過二極體362〇之一向前 壓降。當電子供電源36〇2提供很低之電能或沒有提供電能 時，能量儲存裝置3626提供所需之能量致使控制器3614 119 201230610 以操作第二開關裝置3612。$ 舉例而言，當通過二極體3620
下，即指電 子供電源3602之旁路作用。 於一些實施例中，能量儲存裝置3626週期性地由輸 /出電路3618之能量對一電容器、—電感器、或是一電池進 行充電，並由儲存於電容器、電感器或電池中之能量供電 予控制器3614。舉例而言，於第％圖之實施例中，一電 容器3634週期性地由輸出端363〇, 3632中所取得之能量 進行充電，並於如此充電時間期間，則不再是第二開關裝 置3612於其導通狀態下，而是二極體362〇於其導通狀態 下。因此，當電子供電源36〇2提供極低電能或是不提供電 能時，二極體3620與第二開關裝置3612選擇性地導通電 流以對輸出電流1〇36提供旁路路徑。 舉例而言’第37圖顯示開關電路3604(1)之輸出電壓
Vo36(l)對時間之曲線圖37〇〇。先前於時間t_FAult，電 子供電源3602(1)係正常地運作，且開關電路36〇4(i)產生 一方波輸出，係具有一聲值為V_NOMINAL。於T_FAULT 中’電子供電源3602(1)不再提供電能（例如：由於其錯誤、 或是由於一光伏裝置被遮蔽）。控制器3614(1)不再提供電 能，且二極體3620(1)導通與藉由系統3600中之其他電子 供電源3602所產生之負載電流1〇36，導致一輸出電壓等 於-V—DIODE。於週期T_CHARGE(1)期間，能量儲存裝置 3626(1)被充電—即為當二極體362〇(1)導通時，其儲存透 120 201230610 過輸出端3630(1), 3632(1)由輸出電路3618傳出之能量。 KT_CHARGE(1)之一端，能量儲存裝置3626(1)致使控制 器3614(1)操作第二開關裝置3612(1)於其導通狀態下於一 週期T_DISCHARAGE期間中，以致使輸出電壓v〇36(l) 接近於零’這是因為第二開關裝置之低向前壓降之故。於 週期T—DISCHARAGE之末端處’能量儲存裝置3626(1) 再次被充電於週期T_CHARGE(2)期間中，這時，二極體 3620(1)亦再次導通。充電/未充電週期τ一CYCLE —直重複 直到電子供電源3602(1)重新提供電能、或是輸出電流〖ο% 下降至零為止。T—DISCHARGE通常會實質上大於 丁一CHARGE，第二開關裝置3612(1)因而通常導通多數之 週期T_CYCLE，提供有效之旁路。特別是，當電子供電 源36〇2⑴由於近似於T CHARGE/T—CYCLE且旁路輸出 電流1〇36 ,而不提供電能減少損失時，則能量儲存^置 3626(1)之使用以致使第二開關裝置3612〇)之運作。、 需理解的是，開關電路3604提供Μρρτ功能和活 電子供電源3602之旁路作用。因此，一電子供電^統/勺人 開關電路3604之優勢，則為不需要求額外旁路裴置以 有效之旁路作用，藉此潛在地降低超額之系統成本、尺 及/或複雜度。亦需理解的是，開關電路36〇4達到活化 路作用是不需要-額外開關裝置—特別是，第關 3612於正常·T運作期間作為提供—低壓 = 且轉換電能。 纷岭L並 結構之結合 121 201230610 如上所描述之結構和於下方所請求之申請專利範圍 一樣可被以不同方式所結合，而不會悖離其所涵蓋之範 疇。下方所描述之範例係為一些可能之結合： (A1)用以由一電子供電源所擷取電能之一開關電 路，係可包含：（1) 一輸入埠，用以電性耦接至電子供電源； (2)—輸出埠，用以電性耦接至一負載；（3)—第一開關裝 置，被建構以切換於其導通狀態與其未導通狀態之間，用 以由輸入埠轉換電能至輸出埠；（4)一中間開關節點，係轉 換於至少兩個不同電壓階層間，至少一部分是由於第一開 關裝置切換於其導通狀態與其未導通狀態間；以及（5) —控 制器’用以控制第一開關裝置以最大化於中間開關節點上 一電壓之平均值。 (A2)於命名為（A1)之開關電路中，控制器可被採用以 重複對中間開關節點上電壓之平均值取樣，並且至少部分 地基於至少兩個於中間開關節點上電壓之平均值之連續樣 本以控制第一開關裝置之切換。 (A3)於命名為（A1)或(A2)其中之—開關電路中，控制 器可被採用以控制第一開關裝置之切換以回應介於中間開 關節點上電壓之平均值之兩個連續樣本間之差異。 (A4)於命名為（A1)至（A3)中任一之開關電路中，控制 可被採用以控制第一開關裝置之切換以回應介於中間開 關節點上電壓之平均值之兩個連續樣本間之差異之一標 記。 (A5)於命名為（A1)至（A4)中任一之開關電路中，控制 122 201230610 器可被採用以控制第一開關裝置之切換以回應介於中間門 關節點上電壓之平均值之兩個連續樣本間之差異量。汗 (A6)於命名為（A1)至(A3)中任一之開關電路中，护^制 器可被建構以控制第一開關裝置之切換以回應介於中間門 關節點上電壓之平均值之兩個連續樣本間之差異之—秩^ 與差異量。 (A7)於命名為（A1)至（A6)中任一之開關電路中，护^制 器可包含一取樣電路’被建構以產生至少兩個於中間開 節點上電壓之平均值之連續樣本。 (A8)於命名為（A7)之開關電路中，所述取樣電路可勺 含一第一取樣電路及一第二取樣電路，且第一取樣電路可 被建構與第二取樣電路於不同時間下對中間開關節點上電 壓之平均值進行取樣。 (A9)於命名為（A1)至（A8)中任一之開關電路中，控制 器可包含一第一低通濾、波器及一第二低通滤波器，此第— 低通濾波器可被建構對應第一取樣電路產生中間開關節點 上電壓之平均值’以及第二低通濾波器可被建構對應第二 取樣電路產生中間開關節點上電壓之平均值。 (A10)於命名為（A9)之開關電路中，第一低通遽波器 與第二低通濾波器分別可具有對應之一時間常數，係大於 第一開關裝置之一切換週期。 (All)於命名為（A9)或（A10)其中之一開關電路中，第 一低通渡波器與第二低通慮波器可共享至少一元件。 (A12)於命名為（A1)至（All)中任一之開關電路中，開 123 201230610 關電路控制器之一起始時間可被鬆散地控制。 (A13)於命名為（A1)至（A12)中任一之開關電路中，控 制器可被建構於一取樣比率下重複地對中間開關節點上電 壓之平均值進行取樣，此取樣比率係足夠快速以致使流出 輸出埠之電流之一百分比變化係少於第一開關裝置之工作 週期介於中間開關節點上電壓之平均值之連續樣本間之一 百分比變化。 (A14)於命名為（A1)至（A13)中任一之開關電路中，控 制器可被建構於一取樣比率下重複地對中間開關節點上電 壓之平均值進行取樣，此取樣比率係足夠快速以致使△// 八係小於△乃，其中： △ /係為於中間開關節點上電壓之平均值之第一連續 樣本與第二連續樣本間輸出埠所輸出之電流變化量，其中 第二樣本發生於第一樣本之後； IR — ’max - ’min， /max係為輸出埠所輸出之電流之一最大預期值； /min係為輸出埠所輸出之電流之一最小預期值； △乃係為介於中間開關節點下電壓之平均值之第一連 續樣本與第二連續樣本間之第一開關裝置之工作週期之變 化量；以及 係為第一開關裝置之一最大預期工作週期與一最 小預期工作週期間之差異量。 (A15)於命名為（A1)至（A14)中任之一開關電路中，控 制器可被採用於一頻率下重複地對中間開關節點上電壓之 124 201230610 平均值進行取樣，此頻率係低於第一開關裝置切換於其導 通狀態與未導通狀態間之一頻率。 (A16)於命名為（A1)至（A15)中任之一開關電路中，控 制器可被採用於一頻率下重複地對中間開關節點上電壓之 平均值進行取樣，此頻率係低於第一開關裝置切換於其導 通狀態與未導通狀態間之一頻率之十分之一。 (A17)於命名為（A1)至（A16)中任一之開關電路中，輸 入埠包含一第一輸入端與一第二輸入端，所述輸出埠可包 含一第一輸出端與一第二輸出端，第一開關裝置可電性耦 接至第一輸入端與中間開關節點之間，所述開關電路可進 一步包含一裝置，係由一第二開關裝置與電性耦接至第二 輸入端及中間開關節點間之一二極體所組成之群組中選 出，且當第一開關裝置位於其未導通狀態時，此裝置可被 建構以對位於第一輸出端與第二輸出端間之電流提供一路 徑。 (A18)於命名為（A17)之開關電路中，第一輸出端可被 電性耦接至中間開關節點，以及第二輸出端可被電性耦接 至第二輸入端。 (A19)於命名為（A1)至（A16)中任一之開關電路中，輸 入埠可包含一第一輸入端及一第二輸入端，所述輸出槔可 包含一第一輸出端及一第二輸出端，所述第一開關裝置可 被電性耦接至第一輸入端與中間開關節點之間，所述開關 電路可進一步包含一第二開關裝置及一二極體，係分別電 性耦接至第二輸入端與中間開關節點之間，以及當第一開
S 125 201230610 關位於其未導通狀態時，所述第二開關裝置及二極體可被 建構以對位於第一輸出端及第二輪出端間之電流提供一路 徑。 (A20)於命名為（A1)至（A16)中任一之開關電路中，控 制器可被採用以控制第一開關裝置於此開關電路之一第一 操作模式中最大化於中間開關節點上電壓之平均值，於此 開關電路之一第二操作模式中，所述控制器更可被採用以 連續操作此第一開關裝置於其未導通狀態下，所述輸出崞 可包含一第一輸出端及一第二輸出端，且開關電路進一步 可包含一裝置，係電性耦接至第一輸出端與第二輸出端之 間’並當第一開關裝置位於其未導通狀態時，適用以對位 於第一輸出端及第二輸出端間之電流提供一路徑。 (A21)於命名為（A20)之開關電路中，如果電子供電源 之電壓罝供電予控制器少於或等於一臨界電壓時’控制器 可進一步被建構以操作開關電路於第二操作模式下。 (A22)於命名為（A20)及（A21)其中之一開關電路中， 所述電性耦接至第一輸出端及第二輸出端間之裝置係可包 含一二極體。 (A23)於命名為（A2〇)至（a23)中任一開關電路中，所 述電性耦接至第一輸出端及第二輸出端間之裝置係可包含 一空乏式電晶體。 (A24)於命名為（A1)至(A16)中任一開關電路中，所述 輸出槔可包含一第一輸出端及一第二輸出端，開關電路可 進一步包含一第二開關裝置，係電性耦接至第一輸出端及 126 201230610 第二輸出端之間’控制器可被採用以控制第一開關裝置以 最大化於開關電路之一第一操作模式中此中間開關節點上 電壓之平均值，且於此開關電路於一第二操作模式下，控 制器可被採用以連續操作第二開關裝置於其導通狀態。 (A25)於命名為（A24)之開關電路中，如果一電子供電 源之電壓量供電予控制器係大於一第一臨界值、並且小於 或等於一第二臨界值’控制器可進一步被採用以操作開關 電路於第二操作模式下。 (A26)於命名為（A24)及（A25)其中之一開關電路中， 控制器可進一步被採用以操作開關電路於所述第二操作模 式下，係依據（1)由輸入埠轉換至輸出埠之電能係低於一臨 界值；（2)通過此輸入埠之電流量係低於一臨界值；（3)流經 第一輸出端及第二輸出端之電流超過一臨界值；及(4)開關 電路之一溫度超過一臨界值所組成之群組中選出之一事件 發生。 (A27)於命名為（A1)至（A26)中任一之開關電路中，開 關電路可進一步包含一偏壓電源供應器埠，且當通過此輸 入埠之一電壓量低於一臨界值時，控制器可建構以至少部 分地由電性耦接至此偏壓電源供應埠所得到電能。 (A28)於命名為（A1)至(A27)中任一之開關電路中，第 一開關裝置可包含一電晶體，係包含複數個獨立之可控制 電晶體元件，至少一些獨立之可控制電晶體元件可被運作 以個別地切換它們的導通狀態及未導通狀態之間，且控制 器可被建構至少部分地依據第一開關裝置之一工作週期以 127 201230610 控制複數個獨立之可控制電晶體元件之一有效數量。 (A29)於命名為（A1)至（A28)中任一之開關電路中，開 關電路可進一步包含一額外之開關裝置，被建構以切換於 其導通狀態與未導通狀態之間，並且用以共同運作於第— 開關裝置以由輸出埠轉換電能至輸出埠，所述額外開關裝 置可包含一電晶體，係包含複數個獨立之可控制電晶體元 件’其中至少一些所述獨立之可控制電晶體元件可運作以 個別切換它們的導通狀態與未導通狀態之間，並且控制器 可被建構以至少部分地依據此第二開關裝置之一工作週期 以控制複數個獨立之可控制電晶體元件之一有效數量。 (A30)於命名為（A1)至（A29)中任一之開關電路中，控 制器可被建構以控制開關電路之運作，以致使流經輸出埠 之電流僅於一單一方向。 (A31)於命名為（A1)至（A31)中任一之開關電路中，第 一開關裝置切換其導通狀態與未導通狀態間之一頻率係可 被鬆散地控制。 (B1)用以由一電子供電源擷取電能之一開關電路，係 可包含：（1)一輸入埠，用以電性耦接至電子供電源； 一輸出埠，用以電性耦接至一負載，其中輸出埠包含一第 輸出端及一第二輸出端；（3)—第一開關裝置，被建構以 切換其導通狀態與其未導通狀態之間以由輸入埠轉換電能 至輸出琿，（4)一能量儲存裝置；及（5) —控制器，被建構以 控制第一開關裝置之切換’用以至少實質上最大化由此電 子供電源所擷取之電能量。當一電子供電源電性耦接至輸 128 201230610 入埠而不能提供足夠之電能以操作控制器，且電能可於輸 出埠被取得時，所述開關電路可被建構以致使（1)能量儲存 裝置透過第一輸出端及第二輸出端所取得之能量重複地被 充電；及（2)控制器至少部分地由儲存於能量儲存裝置中之 能量所取得供電。 (B2)於命名為（B1)之開關電路中，可進一步包含一第 二開關裝置，被建構為當第一開關裝置位於其未導通狀態 時，對位於第一輸出端與第二輸出端間之電流提供一路 位並且^控制器由此里儲存裝置所供電時，控制器可被 採用以造成第二開關裝置運作於其導通狀態下。σ (Β3)於命名為（Β2)之開關電路中，可進一步包含一二 極體，係以並聯方式電性耦接至所述第二開關裴置。 (Β4)於命名為（Β3)之開關電路中，所述第二開關裝置 及二極體可為一電晶體之一部分。 (Β5)於命名為（Β3)&(Β4)其中之一開關電路中，開關 電路可被建構以致使當電性耦接至輸入埠之電子供電源不 能提供足夠之電能以令控制器運作，i電能彳取得於=出 埠時，所述第二開關裝置及二極體交替導通第—輸出端與 第二輸出端間之電流。 〃 (B6)於命名為（B5)之開關電路中，所述第二開關裝置 可相對於所述二極體於一較長時間下導通電流。 ^ (B7)於命名為（B1)至(B6)中任一開關電路令，輸入埠 可包含一第一輸入端及一第二輪入端，開關電路可進一步 包含一中間開關節點，所述第一開關裝置可被電性耦接於 129 201230610 第一輸入端與中間開關節點之間，且開關電路可進一步包 含一第二開關裝置，係電性耦接於第二輸入端與中間開關 節點之間，以及控制器可進一步被採用以控制第一開關裝 置之切換以最大化通過第二開關裝置電壓之平均值。 (ci)用以由至少二個電子供電源擷取電能之開關電 路，可包含：（1)第一輸入埠、第二輸入埠及一輸出埠；（2) 一第一次電路，包含一第一開關裝置適用以切換於其導通 狀態與未導通狀態之間，用以由第一輸入埠轉換電能至第 二輸入埠；（3)—第二次電路，包含一第二開關裝置建構以 切換於其導通狀態與未導通狀態之間，用以由第二輸入埠 轉換電能至輸出埠；以及（4)一控制器，適用以控制至少第 一開關裝置與第二開關裝置之切換，用以至少實質上最大 化由電性耦接通過此第一輸入埠之一電子供電源以及電性 耦接通過第二輸入埠至一負載之一電子供電源之功率轉 換，其中所述負載電性耦接至輸出埠。 (C2)於命名為（C1)之開關電路中，所述第一次電路可 包含一開關電路，係具有一升壓拓墣。 (C3)於命名為（C1)之開關電路中，所述第一次電路可 包含一開關電路，係具有一降壓-升壓拓墣。 (C4)於命名為（C1)至（C3)中任一開關電路中，所述第 二開關裝置及一第三開關裝置係可以串聯方式電性耦接通 過第二輸入埠，當第二開關裝置位於其未導通狀態時，此 第三開關裝置亦可被電性耦接通過輸出埠，且此第三開關 裝置可對通過輸出埠之電流提供一路徑。 130 201230610 (C5)於命名為（Cl)至（C4)中任一開關電路中，控制器 可被適用以切換使第一開關裝置與第二開關裝置彼此不同 相位。 (C6)於命名為（C1)至（C5)中任一開關電路中，控制 可被建構以至少實質上最大化位於第二次電路之一開關節 點上一電壓之平均值。 (D1)用以由一電子供電源擷取電能之一開關電路，可 包含：（1) 一輸入埠’用以電性耦接至此電子供電源、及一 輸出埠’用以電性耦接至一負載；（2)第一開關裝置及第二 開關裝置以串聯方式電性麵接至此輸入埠；（3)第三開關裝 置及第四開關裝置以串聯方式電性輕接至此輸出蜂；（4) 一能量儲存電感器’以串聯方式電性耦接於第一開關節點 與第二開關節點之間，所述第一開關節點係為第一開關裝 置與第一開關裝置電性柄接之一節點，所述第二開關節點 係為第三開關裝置與第四開關裝置電性輕接之一節點；以 及（5)—控制器，用以控制第一開關裝置、第二開關裴置、 第三開關裝置及第四開關裝置之運作。所述控制器可適用 以控制上述之開關裝置，以致使（1)於開關裝置之一第—操 作模式下’第一開關裝置、第二開關裝置以及能量儲存電 感器全體運作如一降壓轉換器以至少實質上最大化由電子 供電源所轉換至負載之電能；以及P)於開關裝置之一第二 操作模式下’第三開關裝置、第四開關裝置以及能量儲存 電感器全體運作如一升壓轉換器以至少實質上最大化由電 子供電源轉換至負載之電能。 13Ϊ 201230610 (D2)於命名為（D1)之開關電路中，控制器可適用以（i) 於此開關電路之第一操作模式下，連續操作第三開關裝置 於其導通狀態以及第四開關裝置於其未導通狀態；以及（2) 於此開關電路之第二操作模式下，連續操作第一開關裝置 於其導通狀態以及第二開關裝置於其未導通狀態。 (D3)於命名為φΐ)或(D2)其中之一開關電路中，控制 器可適用以於此開關電路之第一操作模式中，令第一開關 裝置及第二開關裝置切換於它們導通狀態及未導通狀態間 之一頻率至少為200千赫（kilohertz)，且控制器可適用以於 此開關電路之第二操作模式中，令第三開關裝置及第四開 關裝置切換於它們導通狀態及未導通狀態間之一頻率至少 為200千赫，並且此開關電路可進一步包含-多層陶瓷電 容器，係電性耦接通過所述輸入埠。 (D4)於命名為（D1)至（D3)中任一之開關電路中’於此 開關電路之第一操作模式及第二操作模式炱少其中之一運 作下，控制器可適用以至少實質上最大化通遞輸出淳之一 電壓之平均值。 (D5)於命名為（D1)至（D4)中任一之開關電路中’如果 通過輸入埠之一電壓下降至低於一臨界值時’控制器可適 用以藉由此開關電路減少由電子供電源所擷取之電流量。 (E1) —種用以操作耦接於一電子供電游Ί一開關電 路之方法，以致使由此電子供電源中所擷取之電能量係為 至少實質上最大化，所述方法可包含下列步觯：重複決 定位於此開關電路中一中間開關節點上一電廖之平均值’
132 S 201230610 (2)比較此中間開關節點上電壓之一最新平均值與此中間 開關節點上電壓之一先前平均值；（3)如果此最新平均值大 於先前平均值時，調整開關電路之一開關裝置之一工作週 期於一第一方向；以及（4)如果此最新平均值小於先前平均 值時，調整開關裝置之工作週期於一第二方向，此第二方 向與第一方向相反。 (E2)命名為（E1)之方法可進一步包含：如果電子供電 源之一輸出電壓下降低於一第一臨界值時，調整開關裝置 之切換以降低開關電路之一輸出功率。 (E3)命名為（E1)或（E2)其中之一方法可進一步包含： 如果電子供電源之一輸出電壓低於一第二臨界值時，取消 此開關裝置之切換。 (E4)命名為（E1)至（E3)中任一之方法可進一步包含： 如果電子供電源之一輸出電壓低於一第三臨界值時，連續 操作開關電路中之至少一開關裝置於其導通狀態下。 (E5)命名為（E1)至（E4)中任一之方法可進一步包含： 如果電子供電源之一輸出電壓下降至低於一臨界值時，藉 由所述開關電路以減少由電子供電源所擷取之電流量。 (E6)命名為（E1)至（E5)中任一之方法可進一步包含·· 以一頻率重複地決定在中間開關節點上電壓之平均值，此 頻率係低於切換開關裝置於其導通狀態與未導通狀態之一 頻率。 (E7)命名為（E1)至（E6)中任一之方法可進一步包含： 以一頻率重複地決定在中間開關節點上電壓之平均值，此 133 201230610 頻率係低於切換開關裝置於其導通狀 率之十分之一。 態與未導狀態 之一 頻 (F1) —種用以操作一開關電路以接合—電 與一負載之方法，可包含下列之步驟：（丨）於 子供電源 一第一操作模式下’控制此開關電路之一错 ^關電路之 切換以至少實質上最大化由此電子供電源轉換至别展置之 電能量；及(2)於此開關電路之一第二操作模式負裁之一 負載流至開關電路之電流提供一分路路彳呈。 對由此 如果電子供電 ，轉換第一操 (F2)命名為（F1)之方法可進一步包含： 源之一輸出電壓下降至低於一第一臨界值時 作模式至第二操作模式。 (F3)命名為（F1)或（F2)其中之一方法 硬—步包含： 如果流經電子供電源及開關電路間之一電流量下 一第二臨界值時，轉換第一操作模式至第二操作低於 (F4)命名為（F1)至（F3)中任一方法可進一步包;; 果由電子供電源轉換至負載之一電能量下降至低於—第^ 臨界值時，轉換第一操作模式至第二操作模式。 一 (F5)於命名為（F1)至（F4)中任一方法中，開關電路可 包含一第一輸出端與第二輸出端，用以電性耦接至所述負 載，且此方法可進一步包含：於第二操作模式中，分路第 一輸出端與第二輸出端。 (F6)於命名為（F5)之方法中，所述分路之步驟可包 含：操作一第二開關裝置電性耦接通過第一輸出端與第二 輸出端達到其導通狀態。 134 201230610 (F7)命名為（F6)之方法可進一步包含：於第二操作模 式中，連續操作第二開關裝置於其導通狀態下。 (F8)命名為（F1)至（F7)中任一方法中可進一步包含： 於第一操作模式中’由包含所述負載之一電路中類取電能 以至少部分供電予此開關電路。 (G1) —種用以操作耦接至一電子供電源之一開關電 路之方法，以致使由此電子供電源中所操取之一電能量係 為至少實質上最大化’可包含下列之步驟：（1)重複地決定 開關電路之一運作特徵；（2)比較此運作特徵之一最新數值 與此運作特徵之一先前數值；（3)如果此運作特徵之最新數 值大於此運作特徵之先前數值時，令一最大功率點 整致使此開關電路於一第一方向；以及（4)如果此:、蹤調 之最新數值小於此運作特徵之先前數值時，令〜運作特徵 點追蹤調整致使此開關電路於一第二方向，此最大功率 相反於第一方向。 弟二方向係 (G2)於命名為（G1)之方法中，所述開關 徵可為此開關電路之一中間開關節點上—電壓之'，運作特 (G3)於命名為（G1)或（G2)其中之一方法中平岣值。 最大功率點追蹤調整致使此開關電路於第所述令一 含··藉由—第—預期數量調整此開關電路=步驟可 方=所述令一最大功率追蹤調整致使此開關;：作參 路之一運作參數。 職數里調整此開關電 (G4)於命名為（G1)至（G3)中任一之方法中， ’所述令— 135 201230610 最大力率點追縱調整致使開關電路於第 含：藉由一第一叙日 向之步驟可白 m齡窃在炎置調整此開關電路之一運作表私 $-數篁係為介於運作特徵 ：:數’其中 數值間差異之H以及所Μ二;；=特徵之先前 致使開關電路於第二方向之步驟可包：點追蹤調整 調整此開關電路之—運作參數’其中第二二數量 :特徵之最新數值與運作特徵之先前數-值:差 (G5)於命名為（G1)至(G4)中任—之方法 !：：：,,：^ I甘士铱▲弟數里調整此開關電路之一運作袁 〃 1係至少部分地由此開關電路之運作特n 之一或多個歷程數值所決定；以及所述令—最大功^特徵 蹤調整致使開關電路於第二方向之步驟 ^點追 二數量調整此開關電路之—運作來數，=· 少部分地由此開關電路之運作特徵之；：第：數量係至 決定。 ？賊之—或多健程數值所 (G6)命名為(G1)至(G5”任一之方法可 二：僅於如果介於此開_路之運作特徵之最新 ^ :關電路之運作特徵之先前數值間—差異量超過一臨二匕 =。’執行其中-種令-最大功率點追縱調整開關電路^步 (G7)命名為（G1)至（G6)中任—> + 人 〈方法可進一步会 含：初始設定此開關電路之一操作來I π包 乂歎為先前至少實質上 136 201230610 對應於所述電子供電源之一最大功率點之一數值。 (G8)命名為（G1)至（G7)中任一之方法可進一步包 含：如果電子供電源之一輸出電壓下降至低於一臨界值 時’藉由此開關電路減少由此電子供電源所擷取之一電流 量。 (H1) —種用以操作一開關電路之方法，此開關電路包 含一輸入埠、一輸出埠、一能量儲存裝置、一第一開關裝 置及一第二開關裝置’係電性耦接通過此輸出埠，此方法 可包含：（1)於此開關電路之一第一操作模式中，控制第一 開關裝置切換於其導通狀態與未導通狀態，用以由輸入埠 轉換電能至輸出埠；以及（2)於此開關電路之一第二操作模 式中’⑴由包含輸出埠之一電路中所擷取之能量對能量儲 存裝置進行充電；以及（ii)使用儲存於能量儲存裝置之能量 以致使第二開關裝置運作於其導通狀態下。 (H2)命名為（H1)之方法可進一步包含：於此開關電路 之第二操作模式中，選擇充電步驟與使用步驟其中一種。 (H3)命名為（H1)或（H2)其中之一方法可進一步包 含.於此開關電路之第一操作模式中，控制第一開關裝置 之切換以至少實質上最大化由電性耦接至輸出埠之一電子 供電源所擷取之一電能量。 (II) 一種電子供電系統可包含：（1)N•個電子供電源， N為大於一之整數；以及（2)N個開關電路。每一開關電路 可包含一輸入埠係電性耦接至所對應之N個電子供電源之 〜、一輸出埠、及一第一開關裝置適用以切換於其導通狀 137 201230610 態與未導通狀態之間，用以由輸入埠轉換電能至輸出埠。 所述N個開關電路之輸出埠可被以串聯方式電性耦接，並 且耦接至一負载以建立一輪出電路。N個開關電路個別可 使用此輸出電路之一互連電感作為此開關電路之一主要能 量儲存電感。 (12) 於命名為（II)之電子供電系統中，N個電子供電源 個別可為一光伏裝置。 (13) 於命名為（12)之電子供電系統中，至少一光伏裝 置可為複數個電性耦接之光伏電池單元。 (14) 於命名為（12)或(13)其中之一電子供電系統中，至 少一光伏裝置可為一多接面光伏電池單元之一接面。 (15) 於命名為（II)至（14)中任一之電子供電系統中，N 個開關電路個別可進一步包含一控制器，適用以控制此開 關電路之第一開關裝置之切換，以至少實質上最大化由所 對應電性耦接至開關電路之輸出端之一光伏裝置所擷取之 一電能量。 CI6)於命名為（II)至（15)中任一之電子供電系統中’對 於N個開關電路之每一開關電路：（1)所述輸入埠可包含一 第一輸入端及一第二輸入端；（2)第一開關裝置可被電性耦 接至第一輸入端與一中間開關節點之間；以及（3)開關電路 可進一步包含〆裝置，係由電性耦接至第二輸入端與中間 開關節黏間之一二極體及一第二開關裝置所組成之群組中 選出，當第一開關裝置位於其未導通狀態時，此裝置可 適用以對通過輸出電路之電流提供一路徑。 138 201230610 (Γ7)於命名為（15)或（16)其中之一電子供電系統中，N 個開關電路各自之控制器可通用以至少實質上最大化位於 此開關電路之中間開關節點上電壓之一平均值。 (18) 於命名為（15)至（17)中任一之電子供電系統中，N 個開關電路各自之控制器可適用以重複地對位於此開關電 路之中間開關節點上電壓之一平均值進行取樣，並且至少 部分地依據位於中間開關節點上電壓之平均值之至少兩個 連續樣本以控制此開關電路之第一開關裝置之切換。 (19) 於命名為（15)至（18)中任一之電子供電系統中，N 個開關電路各自之控制器之啟動時間可鬆散地被控制。 (110) 於命名為（15)至(19)中任一之電子供電系統中，N 個開關電路中至少一開關電路之控制器之啟動時間可由其 他N-1個開關電路之控制器之啟動時間所改變。 (111) 於命名為（15)至（110)中任一之電子供電系統 中，N個開關電路中至少一開關電路之控制器可適用與其 它N-1個開關電路之控制器以不同比率對開關電路之中間 開關節點上電壓之平均值進行取樣。 (112) 於命名為（15)至（111)中任一之電子供電系統 中’ N個開關電路各自之控制器可適用以一頻率重複地對 中間開關節點上電壓之平均值進行取樣，此頻率係低於第 一開關裝置切換於其導通狀態與未導通狀態間之一頻率。 (113) 於命名為（15)至（112)中任一之電子供電系統 中’ N個開關電路各自之控制器可適用以於一頻率重複地 對中間開關節點上電壓之平均值進行取樣，此頻率係低於 139 201230610 第一開關裝置切換於其導通狀態與未導通狀態間之一頻率 之十分之一。 (114) 於命名為（15)至（112)中任一之電子供電系統 中，N個開關電路各自之控制器可適用以一頻率重複地對 中間開關節點上電壓之平均值進行取樣，此頻率足夠低以 致使瞬變電壓偏移於輸出埠以設置於中間開關節點上電壓 之平均值之連續樣本間。 (115) 於命名為（15)至（114)中任一之電子供電系統 中，N個開關電路各自之控制器可被建構於一取樣比率下 重複地對中間開關節點上電壓之平均值進行取樣’此取樣 比率係足夠快速以致使△///*係小於其中： △ /係為於中間開關節點上電壓之平均值之第一連續 樣本與第二連續樣本間輸出埠所流出之電流變化量，其中 第一樣本發生於第一樣本之後； ’Λ _ ’max — ’min，
Anax係為輸出蟑所輸出之電流之一最大預期值；
Anin係為輸出蟬所輸出之電流之一最小預期值； △乃係為介於中間開關節點下電壓之平均值之第一連 續樣本與第二連續樣本間之第一開關裝置之工作週期之變 化量；以及 乃及係為第一開關裝置之一最大預期工作週期與一最 小預期工作週期間之差異量。 (116) 於命名為（15)至（115)中任一之電子供電系統 中’ N個開關電路各自之控制器可被建構以一取樣比率重 140 201230610 複地對中間開關節點上電壓之平均值進行取樣，此取樣比 率足夠快速以致使輸出埠所流出電流之一百分比變化量係 少於介於中間開關節點上電壓之平均值之連續樣本間之第 一開關裝置之工作週期之一百分比變化量。 (117) 於命名為（12)至（116)中任一之電子供電系統 中，至少一光伏裝置可包含複數個以串聯方式電性耦接之 光伏電池單元。 (118) 於命名為（12)至（117)中任一之電子供電系統 中，至少一光伏裝置可為一光伏電池板之一光伏次模組， 且每一光伏次模組可包含複數個以串聯方式電性耦接之光 伏電池單元。 (119) 於命名為（II)至（118)中任一之電子供電系統 中，N個開關電路各自之第一開關裝置切換於其導通狀態 與未導通狀態間之一頻率可被鬆散地控制。 (120) 於命名為（II)至（119)中任一之電子供電系統 中，每一第一開關裝置之一切換頻率可由任一其他第一開 關裝置之一切換頻率所改變。 (121) 於命名為（111)至（120)中任一之電子供電系統 中，N個開關電路各自可被建構以致使每一第一開關裝置 切換為與任一其他第一開關裝置不同相位。 (122) 於命名為（II)至（122)中任一之電子供電系統可 進一步包含：一二極體，以串聯方式電性耦接至輸出電路。 (123) 於命名為（II)至（122)中任一之電子供電系統 中，每一輸出埠可包含一第一輸出端與一第二輸出端，且 141 201230610 每一開關電路可被運作以允許電流僅一單一方向流經於第 一輸出端與第二輸出端之間。 (124)於命名為（11)至（123)中任一之電子供電系統 中，N個開關電路各自可被建構以致使其第一開關裝置以 至少200千赫之一頻率切換於其導通狀態與未導通狀態之 間。 " (125)命名為（11)至（124)中任一之電子供電系統可進 一步包含：至少一多層陶瓷電容器，電性耦接通過N個開 關電路各自之輸入埠，其中流經N個開關電路各自之輸入 埠之漣波電流主要可藉由電性耦接通過每一開關電路 入埠之至少一多層陶瓷電容器所過濾。 ] (J1) -種電子供電系統可包含N個電子供電源及則固 開關電路’其中N為大於一之整數。每一開關電路可包含. (1) 一輸入埠，電性耦接至所對應之]^個電子供電源之:. (2) —輸出埠；以及（3)—第一開關裝置’適用以'切換於其'導 通狀態與未導通狀態之間’用以由輸入埠轉換電能至輪 埠。N個開關電路各自使用由串聯連結至少其輪入埠^出 所對應之N個電子供電源之一所對應形成之二輪入電路= 一互連電感作為此開關電路之一主要能量儲存電威。 ⑽於命名糾υ之電子供電系、統中，N個^作 源各自可為一光伏裝置。 € (J3)於命名為（J1)或（J2)其中之一電子供電系統中， 個開關電路各自可進一步包含：一控制器，適用以押 開關電路之第一開關裝置之切換以至少實暂二1此 M上敢大化由電 142 201230610 性搞接至此開關電路之輸入埠之一光伏裳置所願取之一電 能量。 (J4)於命名為（J2)至（J3)中任一之電子供電系統中，至 少一光伏裝置可為一多接面光伏電池單元之一接面。 (J5)於命名為（J2)至（J4)中任一之電子供電系統中，至 少一光伏裝置可為複數個電性耦接之光伏電池單元。 (J6)於命名為（J2)至（J5)中任一之電子供電系統中，至 少一光伏裝置可為複數個以並聯方式電性輕接之光伏電池 XXX» — 早兀0 (J7)於命名為（J2)至（J6)中任一之電子供電系統中，至 少一光伏裝置可為一光伏電池板之一光伏次模組，且每一 光伏次模組可包含複數個以串聯方式電性耦接之光伏電池 單兀。 (J8)於命名為（J2)至(J7)中任一之電子供電系統中，對 於N個開關電路中之每一個開關電路：（1)第—開關裝置可 被電性耦接通過輸入埠；及（2)此開關電路可進—步包含一 裝置，係由電性耦接至輸入埠與輸出埠間之一二極體及一 第二開關裝置所組成之群組中選出，且當第—開關裝置位 於其未導通狀態時’此裝置可適用以對介於輪入琿與輸2 埠間之電流提供一路徑。 〃 1 (J9)於命名為（J2)至(J8)中任一之電子供電系統中，n 個開關電路各自可適用以控制此開關電路之坌— 中—開關裝置 之切換’已至少實質上最大化流經此開關電路之輸出璋中 之電流平均值。 143 201230610 (J10)於命名為叫至㈣中任—之電子供電系統中，N 個開關電路各自可被運作以重複地對流經此關電路之輸 出槔之電流之-平均值進行取樣，並且至少部分地依據流 經輸出埠之電好均值之至少兩個連續樣本以控制此開關 電路之第一開關裝置之切換。 (J11)於命名為（J3)至（J10)中任一之電子供電系統 中，N個開關電路各自之控制器之起始時間可被鬆散地控 制。 (J12)於命名為（J3)至（jii)中任一之電子供電系統 中，N個開關電路之至少一開關電路之控制器之起始時間 可由其他N-1個開關電路之控制器之起始時間所改變。 (J13)於命名為（J3)至（J12)中任一之電子供電系統 中，對於N個開關電路之每一個開關電路，控制器可適用 以一頻率重複地流經輸出埠之電流之平均值進行取樣，此 頻率係少於第一開關裝置切換於其導通狀態與未導通狀態 間之一頻率。 (J14)於命名為（J3)至（J13)中任一之電子供電系統 中，控制器可適用以一頻率重複地對流經輸出埠之電流之 平均值進行取樣，此頻率係少於第一開關裝置切換於其導 通狀態與未導通狀態間之一頻率之十分之一。 (J15)於命名為（J3)至（J14)中任一之電子供電系統 中，控制器可適用以一頻率重複地對流經輸出埠之電流之 平均值進行取樣，此頻率足夠低以致使瞬變電壓偏移於輸 出埠以設置於中間開關節點上電壓之平均值之連續樣本 144 201230610 間。 (J16)於命名為（11)至（；15)中任一之電子供電系統 中，N個開關電路之每一開關電路之第一開關裝置切換於 其導通狀態與未導通狀態間之一頻率可被鬆散地控制。 (J17)於命名為（J3)至（J16)中任一之電子供電系統 中，母一開關裝置之一切換頻率可由任一其他第一開關裝 置之一切換頻率所改變。 (K1) 一種電子供電系統可包含N個光伏裝置及N個 開關電路，其中N係為大於一之整數。每一開關電路可包 含一輸入埠係電性耦接至所對應之N個光伏裝置之一、一 輸出埠、及一第一開關裝置適用以切換於其導通狀態與未 導通狀悲之間，用以由輸入埠轉換電能至輸出埠。N個開 關電路之輸出埠可以_聯方式電性耦接，並耦接至一負載 以建立一輸出電路。此系統可進一步包含一系統控制裝 置’係包含：（1)一電晶體，以串聯方式電性耦接至輸出電 路；（2)—電流感測次系統，建構以產生一電流感測訊號， 係表示流經輸出電路之一電流量；以及（3) —控制次系統， 與此電晶體及電流感測次系統進行溝通，所述控制次系統 被建構以至少部分地依據此電流感測訊號以控制流經輸出 電路之電流得以控制此電晶體。 (K2)於命名為（K1)之電子供電系統中，所述控制次系 統可被運作以控制所述電晶體，以致使電流被允許僅一單 一方向流經輸出電路。 (K3)於命名為（K1)或（K2)其中之一電子供電系統 145 201230610 中，如果流經輸出電路之電流量超過一臨界值時，所述控 制次系統可進一步被建構以至少部分地依據電流感測訊號 以中斷流經輸出電路之電流以控制所述電晶體。 (K4)於命名為（K1)至（K3)中任一之電子供電系統 中，所述控制次系統可進一步被建構以監測此電子供電系 統之一特徵並將之傳送至一外接系統。 (K5)於命名為（K4)之電子供電系統中，所述電子供電 系統之特徵可為至少通過以串聯方式電性粞接之N個開關 電路之輸出埠之一電壓。 (K6)於命名為（K4)之電子供電系統中，所述電子供電 系統之特徵可為流經輸出電路之電流量。 (K7)於命名為（K4)之電子供電系統中，所述電子供電 系統之特徵可為此電子供電系統中一或多個元件之一溫 度。 (K8)於命名為（K4)至（K7)中任一之電子供電系统 中’所述控制次系統可被運作調整電晶體以產生一溝通訊 號，係包含此電子供電系統之特徵。 (K9)於命名為（K1)至（K8)中任一之電子供電系統 中，N個開關電路各自可進一步包含：一控制器，適用以 控制此開關電路之第一開關裝置之切換，以至少實質上最 大化由所對應之電性耦接至此開關電路之輸入槔個光 伏裝置之一光伏裝置所操取之一電能量。 (K10)於命名為（K1)至（K9)中任一之電子供電系統 中，N個電子供電源之至少一電子供電源可為一多接面光 146 201230610 伏電池單元之一接面。 (L1) 一種電子供電系統可包含：（1)第一電子供電源與 第二電子供電源，係以串聯方式電性耦接，此第一電子供 電源具有產生具一第一數值之一最大電流之能力，第二電 子供電源具有產生具一第二數值之一最大電流之能力，此 第二數值小於第一數值；以及（2)第一開關電路與第二開關 電路可運作以致能最大功率點追蹤。所述第一電子供電 源、第二電子供電源、第一開關電路及第二開關電路可被 電性耦接以致使第一開關電路與第二開關電路全體可運作 以至少實質上最大化由第一電子供電源與第二電子供電源 所擷取之一電能量。 (L2)於命名為（L1)之電子供電系統中，第一電子供電 源與第二電子供電源各自可包含至少一光伏裝置。 (L3)於命名為（L1)或（L2)其中之一電子供電系統中， 第一電子供電源可包含一第一光伏接面，以及第二電子供 電源可包含一第二光伏接面與一第三光伏接面，係以串聯 方式電性耦接。 (L4)於命名為（L3)之電子供電系統中，第一光伏接 面、第二光伏接面及第三光伏接面可為一共用多接面光伏 電池單元之一部分。 (L5)於命名為（L1)至（L4)中任一電子供電系統中，所 述第一開關電路與第二開關電路各自可包含：（1)一開關裝 置；以及(2)—控制器，適用以控制開關裝置之切換以致能 最大功率追蹤。此第一開關電路之開裝裝置可切換為與第 147 201230610 二開關電路之開關裝置不同相位。 (L6)於命名為（L5)之電子供電系統中，所述第—開關
電路與第二開關電路各自之控制器之起始時間可被歡散地 控制。 A (L7)於命名為（L5)或（L6)其中之一電子供電系統中， 所述第一開關電路與第二開關電路各自之開關裝置之—切 換頻率可被鬆散地控制。 (L8)於命名為（L1)至（L7)中任一之電子供電系統中， 第一開關電路可包含一電路係具有一升壓型式拓墣、以及 一輸入埠係被電性耦接通過此電子供電源。 (L9)於命名為（L8)之電子供電系統中，第— ^ 间關電路 進一步包含：一輸出埠’電性耦接通過串聯連鈐 、Q -電 子供電源與第二電子供電源；以及第二開關電路可包人. 一輸入埠’電性耦接通過串聯連結之第一電子供電盘· 二電子供電源。 (L10)於命名為（L9)之電子供電源令，第二開關電路可 進一步包含：（1)第一開關裝置與第二開關裝置， 口 Λ平聯方 式電性耦接通過第二開關電路之輸入埠；以及（2)—輪 槔。當第一開關裝置位於其未導通狀態時，此第二」 —间關裝 置亦可被電性耦接通過輸出埠’並適用以對流經黛_ ^ ~開關 電路之輸出埠之電流提供一路徑。第二開關電路可使用勹 含其輸出埠之一電路之一互連電感作為此第二開關電路t 一主要能量儲存電感。 (L11)於命名為（L8)之電子供電系統中，第二開關電路 148 201230610 可包含一電路係具有一降壓型式拓墣、一輸入埠、及/轎 出埠，所述第二開關電路之輸入埠可被電性耦接適過爭聯 連結之第一電子供電源與第二電子供電源。第一開關電絡 可進一步包含一輸出埠，以並聯方式電性耦接至第>開關 電路之輸出埠。 (L12)於命名為（L8)之電子供電系統中第二開關電絡 可包含一電路係具有一降壓型式抬墣、—輸入埠、及〆輸 出埠，所述第二開關電路之輸人槔可被電_接通過第〉 電子供電源。第一開關電路可進一步包含一輸出埠，以半 聯方式電性耦接至第二開關電路之輪出埠。3 (L13)於命名為（L1)至（L7)中住一之電子供電系統 中’第-開關電路可包含—電路係具有—降壓升壓♦式拓 撲’並包含-輸人埠’電性祕通過第—電子供電源。 (LM)於命名為(L13)之電子供電系統中，第一開關電 路可進-步包含-輸出璋，電性輕接通過第子供電 源；以及第二開關電路可包含—輸人痒 二電子供電源。 稿接^ ^14)之電子供電m第二開關1 路可進-步包含：⑴第—開關裝置與第二_裝置，係 串聯方式電性耦接通過第二開關電路之輸入埠；以及(2 一輸出埠。當第-開關裝置位於其未導通狀態時，第J 關裝置亦可被電性輕接通過第二開關電路之輸出埠，W 用以對流域料之電流提供-純。 使用包含其輸出淳之—電路之一互連電感作為第’二" 149 201230610 路之一主要能量儲存電感。 (L16)於命名為（L13)之電子供電系統中第一開關電 路可進-步包含-輸出埠，且第二開關電路可包含一輸出 埠及-輸入埠，係以串聯方式電性输至第二電子供電源 以及第一開關電路之輸出埠。 (L17)於命名為（L16)之電子供電系統中，第二開關電 路可進-步包含：⑴第-_裝置與第二關裝置，以串 聯方式電性耦接通過第二開關電路之輪入埠；以及（2)一輸 出埠。當第-開關裝置位於其未導通狀態時，第二開關裝 置亦可被電性耦接通過第二開關電路之輪入埠，並適用以 對流經輸出埠之電流提供-路徑1二開關電路可使用包 含其輸出琿之-電路之-互連電感作為第二開關電路之一 主要能量儲存電感。 (L18)於命名為（L13)之電子供電系統中，第一開關電 路可包含一輸出埠；且第二開關電路可包含：一電路，係 具有-降壓·升壓型式拓墣、—輸出埠，以串聯方式電性輕 接至第-開關電路之輸料、錢―輪人埠，電性輕接通 過第二電子供電源。 (L19)於命名為（L1)至（L7)中任一電子供電系統中第 一開關電路與第二開關電路各自可包含：〇)一輸入埠；（ -輸出埠；以及(3)-第-開關裝置與—第二_襄置’，以 串聯方式電性輕接至輸人崞。當第—開關裝置位於其 通狀態時’所述第二開_置亦可電性柄接通過輸料， 並對流經此輸出埠之電流提供—路徑。第—開關電路之輸 150 201230610 入埠可被電性輕接通過第一電子供電源，且第二開關電路 之輸入埠可被電性耦接通過第二電子供電源，以及第一開 關電路之輸出埠可被以串聯方式電性耦接至第二開關電路 之輸出埠。 (L20)於命名為（L19)之電子供電系統中，所述第一開 關電路與第一開關電路各自可使用包含第一開關電路之輸 出埠與第二開關電路之輸出埠之一電路之一電感作為一主 要能量儲存電感。 (Ml) —種電子供電系統可包含N個光伏電池串，其 中N為大於一之整數。每一光伏電池串可包含複數個光伏 裝置以及複數個直流至直流轉換器’係具有輸出蟑以串聯 方式電性耦接至一電池串優化器。每一直流至直流轉換器 可適用以至少實質上最大化由所對應之複數個光伏裝置^ 一光伏裝置所擷取之電能，並且每一電池串優化器適用 以接合器所對應之電池串於一共用匯流排。 (M2)於命名為（M1)之電子供電系統中，每一電池串優 化器可包含一升壓轉換器，適用以接合其所對應之電池串 於所述共用匯流排。 (M3)於命名為（M2)之電子供電系統中，每一升壓轉換 器可適用以運作於一連續導通操作模式中。 、 (M4)於命名為（M2)之電子供電系統中，每一升壓轉換 器可適用以運作於一非連續導通操作模式中。 、 (M5)於命名為（M2)之電子供電系統中，每一電池串優 化器之升壓轉換器可適用以（1)運作一連續導通操作模式
S 151 201230610 於此電池串優化器之一第一操作模式 連續導通操作模式於此電子串優化如，以及（2)運作〜非 中。 ™之第—操作模式 (Μ6)於命名為（Μ2)至（Μ5)中住一 中，每一升壓轉換器可使用其所對 之電子供電系統 鐵之·光伏電池串中一雷 路之一互連電感作為此升壓轉換 電 、益之—主要能量儲存電 感。 (Μ7)於命名為（Μ2)至⑽）中往一之電子供電系統 中，至少-升壓轉換器可為一多相位升壓轉換器。 (Μ8)於命名為（Μ2)至（Μ6)中任一之電子供電系統 中，至少一升壓轉換器可為一多相位升壓轉換器，其中此 升壓轉換器之二或更多相位之能量儲存電感器係以磁性耦 接。 (Μ9)於命名為（m2)至（Μ8)中任一之電子供電系統 中，至少二個升壓轉換器之能量儲存電感器可以磁性耦接。 (Μ10)於命名為（M2)至（Μ8)中任一之電子供電系統 中，每一電池串優化器可包含：一第一開關裴置，適用以 切換於其導通狀態與未導通狀態之間，以接合其所對應之 電池串於共用匯流排；以及每一第一開關裝置可切換為與 任一其它第一開關襄置不同相位。 (Mil)命名為（Ml)至（Μ10)中任一之電子供電系統可 進一步包含：一反向器，係電性輕接至共用匯流排。 (M12)於命名為（Mil)之電子供電系統中，所述反向器 可缺少最大功率點追蹤之能力。 152 201230610 (M13)於命名為（M11)之電子供電系統中， 可缺少整體最大功率點追蹤之能力。 a 口态 Φ m2名為(M1)至(M13)中任一之電子供電系統 中，所述N個光伏電池串可被設置於一追蹤裴置上，此 蹤裝置可運作以追蹤太陽之移動。 & (M15)於命名為（M14)之電子供電系統中，每一電池串 優化器可被設置於一共用外殼中，並分離於所述之追蹤 置。 、 (M16)於命名為（M1)至_5)中任—之電子供電系統 中，複數個光伏裝置各自可為一單一光伏電池單元。 (M17)於命名為(M1)至(M16)中任—之電子供電系統 中，所述N個光伏電池串可被分佈於至少兩個追蹤裝置之 中’每一追蹤裝置可運作以追蹤太陽之移動。 (M18)於命名為（M1)至（M16)中任一之電子供電系統 中，複數個光伏裝置各自可為一共用光伏電池板之一部分。 (M19)命名為（M1)至（M15)中任一之電子供電系統可 進一步包含一額外之光伏電池串，係電性耦接至所述共用 匯流排，此額外之光伏電池串可包含複數個光伏裝置，並 以串聯方式電性耦接至一額外之電池串優化器，此額外之 電池串優化器可適用以接合此額外之光伏電池串至所述共 用匯流排。 (M20)於命名為（M1)至（M19)中任〜之電子供電系統 中’每一電池串優化器可被運作以調控於所述共用匯流排 上之一電壓。 153 201230610 (M21)於命名為（Ml)至（M20)辛任一之電子供電系統 中，至少一電池串優化器可適用以調控通過其所對應之電 池串之一電流。 (M22)於命名為（M21)之電子供電系統中，至少一電池 串優化器可適用以調控通過其所對應之電池串之一電流成 為大於此電池串中之一最強光伏裝置之一光生電流之一電 流。 (M23)於命名為（M21)之電子供電系統中，至少一電池 串優化器可適用以調控通過其所對應之電池串之一電流成 為至少部分地對應於太陽之照射所調整之一電流。 (M24)於命名為（M21)之電子供電系統中，至少一電池 串優化器可適用以調控通過其所對應之電池串之一電流成 為對應此電池串中一參考光伏裝置之一光生電流所調整之 一電流。 (M25)於命名為（M21)之電子供電系統中，至少一電池 串優化器可適用以調控通過其所對應之電池串之一電流成 為至少實質上最大化由其所對應之電池串轉換至共用匯流 排之一電能量之一電流。 (M26)於命名為（Ml)至（M25)中任一之電子供電系統 中，至少一電池串優化器可適用以調控通過串聯耦接此電 池串之直流至直流轉換器之輸出埠之一電壓。 (M27)於命名為（Ml)至（M26)中任一之電子供電系統 中’至少一電池串優化器可被運作以至少實質上最大化由 其所對應之電池串轉換至共用匯流排之一電能量。 154 201230610 (M28)於命名為（Ml)至（M27)中任一之電子供電系統 中’複數個直流至直流轉換器各自可包含：一輸入璋，電 性粞接至所對應之複數個光伏裝置之一光伏震置，以及一 第一開關裝置與一第二開關裝置，係以串聯方式電性耦接 通過此輸入槔。當第一開關裝置位於其未導通狀態時，第 二開關裝置亦可電性耦接通過直流至直流轉換器之輸出 埠，並可對流經輸出埠之電流提供一路徑。 (M29)於命名為（Ml)至（M28)中任一之電子供電系統 中’複數個直流至直流轉換器各自可使用包含複數個直流 至直流轉換器之輸出埠之一電路之一互連電感作為此直流 至直流轉換器之一主要能量儲存電感。 (M30)於命名為（M1)至（M29)中任一之電子供電系統 中，至少一電池串優化器與所述直流至直流轉換器可被運 作以交換資訊。 (M31)於命名為（]^3〇)之電子供電系統中，所述資訊包 含由一電池串優化器傳至一開關電路之一命令。 (M32)於命名為（M31)之電子供電系統中，所述命令可 由用以啟動開關電路之—命令、用以關_關電路之一命 令、以及_令開關電路進人—旁路模式之一命令所構成 之群組中所選出。 (M33)於命名為（M3〇)至（M32)中任一之電子供電系 :中’：：資訊可包含開關電路狀態資訊與開關電路錯誤 貝訊所構成之群組中選出之資訊。 (N1)種電子供電系統可包含n個開關電路，其中^ 155 201230610 為大於一之整數。每一開關電路可包含一輸入埠、一輸出 埠，包含一第一輸出端及一第二輸出端、以及一第一開關 裝置，適用以切換於其導通狀態與未導通狀態之間。所述 N個開關電路之輸出埠可以串聯方式電性耦接至一負載以 建立一輸出電路。每一開關電路可適用以於此開關電路之 一第一操作模式中，致使其第一開關裝置切換於其導通狀 態與未導通狀態之間，用以由輸入埠轉換電能至輸出埠； 並且每一開關電路可適用以於此開關電路之一第二操作模 式中，關閉其第一輸出端與第二輸出端。 (N2)於命名為（N1)之電子供電系統中，N個開關電路 各自可進一步包含一控制器，適用以於此開關電路之第一 操作模式中，控制此開關電路之第一開關裝置之切換以至 少實質上最大化由電性耦接至此開關電路之輸入埠之一電 子供電源中所擷取之一電能量。 (N3)於命名為（N1)及（N2)其中之一電子供電系統 中，N個開關電路各自可進一步包含：一第二開關裝置， 電性耦接於此開關電路之第一輸出端與第二輸出端之間， 並且於此開關電路之第二操作模式期間，適用以操作於其 導通狀態下。 (N4)於命名為（N1)至（N3)中任一之電子供電系統 中，N個開關電路各自可依據一事件之發生而適用以操作 於第二操作式下，所述事件係可由下列之群組中選出：（1) 通過開關電路之輸入埠之電壓係低於一臨界值；（2)通過開 關電路之輸入埠之電壓係高於一臨界值；（3)由開關電路之 156 201230610 輸入埠轉換至輸出埠之電能係低於一臨界值；（4)流經開關 電路之輸入埠之一電流量係低於一臨界值；（5)流經介於開 關電路之第一輸出端與第二輸出端間之一電流量超過一臨 界值；以及（6)開關電路之一溫度超過一臨界值。 (〇1) —種積體電路晶片可包含：（1)一第一輸入埠及一 第一輸出埠；（2)第一電晶體及第二電晶體以串聯方式電性 耦接通過此第一輸入埠，當第一電晶體位於其未導通狀態 時，第二電晶體亦電性耦接通過第一輸出埠，並適用以對 流經第一輸出埠之電流提供一路徑；（3)第一驅動電路，用 以驅動第·—電晶體與第二電晶體之間極以致使此電晶體切 換於其導通狀態與未導通狀態之間；以及（4)第一控制器電 路，用以控制第一驅動電路以致使第一電晶體與第二電晶 體切換於其導通狀態與未導通狀態之間，以至少實質上最 大化由電性耦接至第一輸入埠之一電子供電源所擷取之一 電能量。 (02) 命名為（ΟΙ)之積體電路晶片可為一覆晶積體電 路晶片。 (03) 命名為（ΟΙ)或（02)之積體電路晶片可進一步包 含：第一連接端、第二連接端及第三連接端，其中第一連 接端及第二連接端提供一電性介面至第一輸入埠，以及第 二連接端及第三連接端提供一電性介面至第一輸出埠。 (04) 於命名為（ΟΙ)至（03)中任一之積體電路晶片 中，第一控制器電路可被運作以（1)於此控制電路之一第一 操作模式期間，控制第一驅動電路以致使第一電晶體極第 157 201230610 二電晶體共同運作以由第一輸入埠轉換電能至第一輸出 埠；以及（2)於此控制電路之一第二操作模式期間，控制此 第一驅動電路以致使第二電晶體分路第一輸出埠。 (05) 於命名為（04)之積體電路晶片中，第一控制器電 路可適用以根據一事件之發生而操作此第一控制器電路於 其第二操作模式下’此事件係由下列之群組中所選出：（1) 通過第一輸入埠之電壓係低於一臨界值；（2)通過第一輸入 埠之電壓係高於一臨界值；（3)由第一輸入埠轉換至第一輸 出埠之電能係低於一臨界值；（4)流經第一輸入埠之電流量 係低於一臨界值；（5)流經第一輸出埠之電流量超過一臨界 值；以及（6)此積體電路晶片之一或多個元件之一溫度超過 一臨界值。 (06) 於命名為（〇1)至（〇5)中任一之積體電路晶片 中’如果此積體電路晶片中'一或多個兀件之 溫度超過一 第一臨界值時’第一控制器電路可被運作以至少關閉此第 一電晶體之切換。 (07) 於命名為（〇1)至（〇6)中任一之積體電路晶片 中’如果流經第一輸入埠之電流量超過一第二臨界值時， 第一控制器電路可運作以至少關閉此第一電晶體之切換。 (08) 於命名為（〇1)至（〇7)中任一之積體電路晶片 中’如果通過第一輸入埠之電壓係低於一臨界值時，第一 控制器電路可被運作以至少關閉此第一電晶體之切換。 (09) 於命名為（〇1)至（〇8)中任一之積體電路晶片 中’第一控制器電路可被運作以至少實質上最大化一中間 158 201230610 開關節點上電壓之平均值，其中第一電晶體與第二電晶體 係電性耦接至此中間開關節點。 (010) 於命名為（ΟΙ)至（09)中任一之積體電路晶片 中，第一控制器電路可被運作以重複地一中間開關節點上 電壓之平均值進行取樣，並且至少部分地依據於此中間開 關節點上電壓之平均值之至少兩個連續樣本以控制此第一 電晶體之切換，此中間開關節點係為第一電晶體與第二電 晶體所電性耦接之一節點。 (011) 於命名為（ΟΙ)至（010)中任一之積體電路晶片 中，第一控制器電路之一起始時間可被鬆散地控制。 (012) 於命名為（ΟΙ)至（012)中任一之積體電路晶片 中，此第一電晶體切換於其導通狀態與未導通狀態間之一 頻率係可被鬆散地控制。 (013) 命名為（ΟΙ)至（012)中任一之積體電路晶片可 進一步包含：（1)一第二輸入埠及一第二輸出埠；（2)第三電 晶體與第四電晶體，係以串聯方式電性耦接至此第二輸入 埠，當第三電晶體係未於其未導通狀態時，第四電晶體亦 電性耦接通過第二輸出埠，並適用以對流經此第二輸出埠 之電流提供一路徑；（3)第二驅動電路，用以驅動第三電晶 體及第四電晶體之閘極以致使所述電晶體係切換於其導通 狀態與未導通狀態之間；以及（4)第二控制器電路，用以控 制此第二驅動電路以致使第三電晶體與第四電晶體切換於 其導通狀態與未導通狀態之間，以至少實質上最大化由電 性耦接至此第二輸入埠之一電子供電源中所擷取之電能 159 201230610
ο ρ名為（013)之積體電路晶片中，第一 電路與第二控制考雷跤可炎^ m 乐控制器 利态罨路可為一共用控制器之一部分。 (〇15)於命名為⑼3)及（⑽）其中之—積體電路晶片 中第輸出槔與第一輸出埠可以串聯方式被電性輕接於 此積體電路晶片之中。 ' (016)於命名為（〇13)至（〇15)中任一之積體電路晶片 中，第二控制器電路可被運作以（1)於此第二控制器電路之 一第一操作模式期間，控制第二驅動電路以致使第三電晶 體與第四電晶體共同運作以由第二輸入埠轉換電能至第二 輸出槔；以及（2)於此第二控制器電路之一第二操作模式期 間’控至第二驅動電路以致使第四電晶體轉至第二輸出埠。 (P1) —種光伏系統，可包含N個第一光伏裝置及N 個積體電路晶片，其中N為大於一之整數。每一積體電路 晶片可包含：（1)一第一輸入埠及一第一輸出埠；（2)第一電 b曰體與第二電晶體’以串聯方式電性輕接至此第一輸入 崞’當第一電晶體位於其未導通狀態時，第二電晶體亦電 性麵接通過此第一輸出埠’並適用以對流經第一輸出槔之 電流提供一路徑；（3)第一驅動電路，用以驅動第一電晶體 與第二電晶體之閘極’以致使所述電晶體切換於其導通狀 態與未導通狀態之間；以及（4)第一控制器電路，用以控制 第一驅動電路，以致使第一電晶體與第二電晶體切換於其 導通狀態與未導通狀態之間’以至少實質上最大化由N個 第一光伏裝置中所對應之一第一光伏裝置中所擷取之一電 160 201230610 能。 (P2)於命名為（P1)之光伏系統中，n個積體電路晶片 之第一輸出埠可以串聯方式被電性搞接，並輕接至一負載 以建立一輸出電路。 (P3)於命名為（P2)之光伏系統中，每—對電性搞接之 第一電晶體與第二電晶體可形成為一開關電路之一部分， 此開關電路使用所述輸出電路之互連電感作為此開關電路 之一主要能量儲存電感。 (P4)於命名為（P1)至（P3)中任一之光伏系統中，n可 為大於二’且N個積體電路晶片中至少兩個積體電路晶片 之第一輸出琿可被以串聯方式電性耦接，以及N個積體電 路晶片中至少兩個積體電路晶片之第一輸出埠可被以並聯 方式電性耦接。 (P5)於命名為（P1)至（P4)中任一之光伏系統中，n個 第一光伏裝置中至少兩個第一光伏裝置可為一共用光伏電 池板之一部分。 (P6)於命名為（P1)至(P5)中任一之光伏系統中，N個 積體電路晶片中至少兩個積體電路晶片可為所述共用光伏 電池板之一部分。 (P7)於命名為（P1)至（P7)中任一之光伏系統中，n個 光伏裝置各自可為一光伏電池板中光伏次模組之一部分， 並且每一光伏次模組可包含複數個電性耦接之光伏電池單 元。 (P8)於命名為（P7)之光伏系統中，每一光伏次模組之 161 201230610 光伏電池單元可被以串聯方式電性耦接。 (P9)於命名為（P7)之光伏系統中，所述光伏電池板可 包含R排和C列之光伏電池單元，R和c各自為大於一之 整數，且每一光伏次模組可包含R串耦接之光伏電池單元。 (P10)於命名為（P7)之光伏系統中’所述光伏電池板可 包含R排和C列之光伏電池單元，R和c各自為大於一之 整數，且每一光伏次模組可包含X串耦接之光伏電池單 元’ X係為等於二與R之積。 (P11)於命名為（P7)之光伏系統中，所述光伏電池板可 包含R排和C列之光伏電池單元，R和c各自為大於一之 整數，且每一光伏次模組可包含C串耦接之光伏電池單元。 (P12)於命名為（P7)之光伏系統中，所述光伏電池板可 包含R排和C列之光伏電池早兀，R和c各自為大於一之 整數’且每一光伏次模組可包含X串耦接光伏電池單元， X係等於二與C之積。 (P13)於命名為（P1)至（P4)中任一之光伏系統中，n個 光伏裝置中至少一光伏裝置可為一單一光伏電池單元。 (P14)於命名為（P1)至（P4)或（Pl3)中任一之光伏系統 中，N個光伏裝置中至少一光伏裝置可包含至少二光伏電 池單元以並聯方式電性耦接。 (P15)命名為（P1)至（P14)中任一之光伏系統可進一步 包含：用以集中光線至N個第一光伏裝置中至少一光伏裝 置之光學結構。 (P16)命名為（P1)至（P15)中任一之光伏系統可進一步 162 201230610 彳聲 包含：N個光伏裝置中至少兩個光伏裝置所共享之用> 广 中光線之光學結構。 (P17)命名為（P1)至（p 16)中任一之光伏系統 < 進〆^ 包含：用以包覆Ν個光伏裝置中至少兩個光伏裝爹>乂及 個積體電路晶片中至少一積體電路晶片之物質。 (Ρ18)於命名為（Ρ1)至（Ρ4)、或（ρΐ3)至（Ρ17)中择〆 光伏系統中，Ν個光伏裝置中至少一光伏裝置可為〆爹接 面光伏電池單元之一光伏接面。 (Ρ19)於命名為（Ρ1)至（Ρ4)、或（Ρ13)至（Ρ18)中择〆 光伏系統中，Ν可為大於二之整數，且所述Ν各第/光供 裝置可被擴展於至少兩個光伏電池板之間。 .,Ν (Ρ20)於命名為（pi)至（ρ19)中任一之光伏系疵中 個積體電路晶片中至少一積體電路晶片可進一步包含.（） 一第二輸入埠及一第二輸出埠；（2)第三電晶體與第沙電\ 體以串聯方式電性輕接通過第二輸入埠，且當第多電00赠 〆输 位於其未導通狀態時，第四電晶體亦電性耦接通過第/ 出埠’並適用以對流經第二輸出琿之電流提供一路授，（幻 第二驅動電路’用以驅動第三電晶體與第四電晶體之閘極 以致使所述電晶體切換於其導通狀態與未導通狀態之間； 以及（4)第二控制器電路’用以控制第二驅動電路以致使第 三電晶體與第四電晶體切換於其導通狀態與未導通狀態之 間，以至少實質上最大化由所對應電性耦接至第二輸入埠 之一第二光伏裝置中所操取之一電能量。 (Ρ21)於命名為（Ρ1)至（Ρ20)中任一光伏系統中，ν個 163 201230610 積體電路晶片各自可被設置於N個第一光伏裝置中所對應 之一第一光伏裝置上。 (P22)於命名為（p2i)之光伏系統中，n個積體電路晶 片各自可為一覆晶積體電路晶片，並電性搞接至N個第一 光伏裝置中其所對應之一第一光伏裝置。 (P23)於命名為（p2l)之光伏系統中，n個積體電路晶 片各自可透過複數個導線接合以電性輕接至^^個第一光伏 裝置中其所對應之一第一光伏裝置。 (P24)命名為（P21)至（P23)中任一光伏系統可進一步 包含所對應之一電容器’分別設置於N個第一光伏裝置中 所對應之一第一光伏裝置上，並電性耦接通過此第一光伏 裝置。 (P25)於命名為（pi)至（P20)中任一光伏系統中，N個 積體電路晶片中每一積體電路晶片和N個第一光伏裝置中 母一第一光伏裝置可被設置於一或多個支樓結構上。 (P26)於命名為（P25)之光伏系統中，一或多個支撐会士 構各自可由下列群組中選出：一印刷電路板、一陶究基板、 一聚醢亞胺基板、及一金屬導線架。 (P27)於命名為（P25)或(P26)之光伏系統中，n個積體 電路晶片各自可為一覆晶積體電路晶片，係透過複數個锡 球電性耦接至一或多個支撐結構。 (P28)於命名為（P25)或（P26)之光伏系統中，N個積體 電路晶片各自可透過複數個導線接合電性輕接至一咬多個 支撐結構。 164 201230610 (P29)命名為（P25)至（P28)中任一之光伏系統可進一 步包含：一電容器，設置於所述一或多個支撐結構上，並 且電性耦接通過N個光伏裝置中至少一光伏裝置。 (P30)於命名為（P1)至（P29)中任一之光伏系統中，對 於N個積體電路晶片中每一積體電路晶片，第一控制器店 路可被建構以致使第一電晶體與第二電晶體以至少200千 赫之一頻率切換於其導通狀態與未導通狀態之間。 (P31)於命名為（P30)之光伏系統中，對於N個積體電 路晶片中每一積體電路晶片，流經第一輸入埠之漣波電流 可藉由一或多個多層陶究電容器所過遽。 (R1) —種光伏系統，可包含一多接面光伏電池單元， 係包含至少一第一光伏接面、一第二光伏接面以及一積體 電路晶片。此積體電路晶片可包含：（1)第一電晶體與第二 電晶體；（2)驅動電路，用以驅動第一電晶體與第二電晶體 之閘極，以致使所述電晶體切換於其導通狀態與未導通狀 態之間；以及（3)控制器電路，用以控制此驅動電路以致使 第一電晶體與第二電晶體切換於其導通狀態與未導通狀態 之間，以至少實質上最大化由第一光伏接面與第二光伏接 面所擷取之電能。 (R2)於命名為（R1)之光伏系統中，第一電晶體可為一 第一降壓型式轉換器之一部分，此第一降壓型式轉換器包 含一輸入埠電性耦接至第一光伏接面，以及第二電晶體可 為一第二降壓型式轉換器之一部分，此第二降壓型式轉換 器包含一輸入埠電性耦接至第二光伏接面。 165 201230610 (R3)於命名為（R1)之光伏系疵中’第一光伏接面與第 二光伏接面可被以串聯方式電性耦接’且第一電晶體可為 一升壓型式轉換器之一部分，此并麈型式轉換器包含一輸 入埠電性耦接通過第一光伏接面、以及一輸出埠電性耦接 通過至少第一光伏接面與第二光伏接面，且第二電晶體可 為一降壓型式轉換器之一部分，此降壓型式轉換器包含一 輸入埠電性耦接至少通過第一光伏接面與第二光伏接面。 (R4)於命名為（R1)至（R3)中铎/光伏系統中，所述積 體電路晶片可被設置於多接面光伏電池單元上。 (R5)於命名為（R4)之光伏系疵中’所述積體電路晶片 可為一覆晶積體電路晶片，並透過複數個錫球電性耦接至 多接面光伏電池單元。 (R6)於命名為（R4)之光伏系統中’所述積體電路晶片 可透過複數個導線接合電性耦接炙多接面光伏電池單元。 (R7)命名為（R4)至（R6)中任一之光伏系統可進一步包 含一電容器，係設置於此多接面光伏電池單元上，並電性 輕接通過所述光伏接面中至少一光伏接面。 (R8)於命名為（R1)至（R3)中任一之光伏系統中，所述 積體電路晶片與多接面光伏電池單元可被設置於一支撐結 構上。 (R9)於命名為（R8)之光伏系統中，所述支撐結構可由 下列群組中選出：一印刷電路板基板、一陶瓷基板、一聚 醯亞胺基板、以及一金屬導線架。 (R10)於命名為（R8)或（R9)其中之一光伏系統中’所述 166 201230610 積體電路晶片可為一覆晶積體電路晶片，係透過複數個錫 球電性耦接至支撐結構。 (R11)於命名為（R8)或(R9)其中之一光伏系統中，所述 積體電路晶片可透過複數個導線接合電性耦接至支撐結 構。 (R12)命名為（R8)至（R11)中任一之光伏系統可進一步 包含：一第一電容器，設置於支撐結構上，並電性耦接通 過所述光伏接面中至少一光伏接面。 (R13)於命名為（R8)至（R12)中任一之光伏系統中，所 述積體電路晶片可包含至少一輸出埠，用以轉換電能至一 負載；並且此系統可進一步包含：一第二電容器、及一電 感器，電性耦接至輸出埠與第二電容器之間，第二電容器 與電感器係設置於支撐結構上。 (R14)命名為（R1)至（R13)中任一光伏系統可進一步包 含：用以集中光線至多接面光伏電池單元上之光學結構。 (R15)命名為（R1)至（R14)中任一光伏系統可進一步包 含：用以包覆住至少積體電路晶片與多接面光伏電池單元 之物質。 (R16)於命名為（R1)至（R15)中任一光伏系統中，所述 控制器可被建構以控制驅動電路，以致使第一電晶體與第 二電晶體以至少200千赫之一頻率切換於其導通狀態與未 導通狀態之間。 (R17)於命名為（R16)之光伏系統中，所述積體電路晶 片可包含一輸入埠，係接合此積體電路晶片與多接面光伏 167 201230610 電池單元，並且流經此輸入埠之連波電流主要可藉由一或 多個多層陶瓷電容器所過濾。 上述之方法及系統是可被變化，而不能被視為偏離在 範脅’且於前文中所描述之内容或所顯示於對 應之圖式中之示意圖皆應被視為一種說明， 後所述之_請翻範_涵蓋在 2限制\、 總概及特定之特徵’且本發明之範•的之所有 申請專利朗巾所述敘之文字*定。 、〔自取決於 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示-光伏電池單元之一模型。 第2圖係顯不對—去获雷、Ά is ; # $ 圖 係為電流之函I。 早^電壓及功率之曲線 第3圖係顯示一串聯之光伏電池單元串。 第4圖係顯示對應於—實施例之—電子供電系統，係 匕3開關電路以由此電子供電源擷取電能。 、 ' 第5圖係顯示對應於一實施例之一電子供電 包3降壓-升壓開關電路以由此電子供電源掏取電能。’、 第8圖係顯示對應於一實施例之一開關電路中之一控 〇 一圖係顯示對應於一實施例1f7用以使用一開關電路 将圖係顯示對應於—實施例之另—電子供電系統， '、匕3麵式之開關電路以由此電子供電源擷取電能。 勺人第7圖_示對應於—實施例之另—電子供電系統， W轉接變壓器之開關電路以由此電子供電源擷取電能 Ο ΤΈΠ jl>.— 制器 168 201230610 以由一電子供電源擷取電能之方法。 第10-14圖各自顯示對應於一實施例中耦接至一電子 供電源之一開關裝置之開關節點上電壓之平均值對工作週 期之曲線圖。 第15圖係顯示對應於一實施例之一開關電路中之另 一控制器。 第16圖係顯示對應於一實施例之一取樣電路。 第17圖係顯示第5圖中之開關電路之一實施例之操 作模式之狀態示意圖。 第18圖係顯示對應於一實施例之另一電子供電系 統，係包含開關電路用以由電子供電源擷取電能。 第19圖係顯示對應於一實施例之一電子供電系統， 係包含升壓型式之開關電路用以由電子供電源擷取電能。 第20圖係顯示對應於一實施例之一電子供電系統， 係包含串聯之開關電路之並聯電池串以由電子供電源擷取 電能。 第21圖係顯示對應於一實施例之一電子供電系統， 係包含並聯之開關電路之串聯電池串以由電子供電源擷取 電能。 第22圖係顯示對應於一實施例之電子供電系統，係 包含一二極體及開關電路以由電子供電源擷取電能。 第23圖係顯示對應於一實施例之電子供電系統，係 包含一系統控制裝置及開關電路以由電子供電源擷取電 169 201230610 第24圖係顯示對應於一實施例之一系統控制裝置。 第25圖係顯示對應於一實施例之一積體電路晶片。 第26圖係顯示對應於一實施例之一覆晶積體電路晶 第27圖係對應於一實施例之一積體電路晶片，係包 含數個降壓型式開關電路。 第28圖係顯示對應於一實施例之一積體電路晶片， 係包含數個升壓型式之開關電路。 第29圖係顯示對應於一實施例之一可建構之積體電 路晶片，係包含數個降壓型式之開關電路。 第30圖係顯示對應於一實施例之一動態尺寸之場效 電晶體。 第31圖係顯示對應於一實施例之光伏系統，係包含 一光伏電池單元及一積體電路晶片設置於一共用基板上。 第32圖係顯示對應於一實施例之一光伏系統，係包 含一光伏裝置及一積體電路晶片設置於此光伏裝置上。 第33圖係顯示對應於一實施例之一光伏系統，係包 含一光伏裝置及一積體電路晶片設置於一共用導線架上。 第34圖係顯示對應於一實施例之一電子供電系統， 係包數個光伏電池板，其中每一電池板包含數個開關裝置 以由這些電池板之光伏裝置中擷取電能。 第35圖係顯示第27圖所示之積體電路晶片之一實施 例應用於一多接面光伏電池單元中。 第36圖係顯示對應於一實施例之一電子供電系統， 170 201230610 係包含開關電路，並於正常操作期間由所對應之電子供電 源取得電能。 第37圖係顯示第36圖所示之電子供電系統之一開關 電路之輸出電壓之曲線圖。 第38圖係顯示第7圖所示之開關裝置之另一實施例。 第39圖係顯示第5圖所示之開關裝置之另一實施例 之操作模式之狀態示意圖。 第40圖係顯示習知技術之一光伏系統。 第41圖係顯示第4圖所示之電子供電系統之一實施 例，係包含互連電感。 第42圖係顯示第5圖所示之電子供電系統之一實施 例，係包含互連電感。 第43圖係顯示第6圖所示之電子供電系統之一實施 例，係包含互連電感。 第44圖係顯示第7圖所示之電子供電系統之一實施 例，係包含互連電感。 第45圖係顯示第7圖所示之電子供電系統之一實施 例，其中開關電路具有一前向型式拓墣。 第46圖係顯示第19圖所示之電子供電系統之一實施 例，係包含互連電感。 第47圖係顯示第20圖所示之電子供電系統之一實施 例，係包含互連電感。 第48圖係顯示對應於一實施例之一電子供電系統， 係包含串聯之降壓-升壓開關電路之並聯電池串以由電子 171 201230610 供電源擷取電能。 第49圖係顯示對應於一實施例之一電子供電系統， 係包含電池串優化器。 第50圖係顯示第49圖所示之電池串優化器之一實施 例0 第51圖係顯示第49圖所示之電池串優化器之另一實 施例。 第52圖係顯示第34圖所示之電子供電系統之一實施 例，係利用互連電感。 第53圖係顯示對應於一實施例之一開關節點電壓過 遽次系統。 第54圖係顯示對應於一實施例之一電流測量次系統。 第55圖係顯示對應於一實施例之一電子供電系統， 建構助以最大化由一多接面光伏電池單元所擷取之電能。 第56圖係顯示第55圖所示之電子供電系統之一電池 單元之一實施例。 第57圖係顯示對應於一實施例之一電子供電系統， 係包含降壓型式MPPT轉換器之並聯電池串。 第58圖係顯示對應於一實施例之一降壓及升壓MPPT 轉換器。 第59圖係顯示對應於一實施例之一光伏系統，係包 含電池串優化器。 第60圖係顯示對應於一實施例之另一光伏系統，係 類似於第59圖所顯示之光伏系統，但此光伏系統包含一或 172 201230610 多個電池串而非區域MPPT直流至直流轉換器。 第61圖係顯示對應於一實施例之一光伏系統。 第62圖係顯示對應於一實施例之另一光伏系統。 第63圖係顯示對應於一實施例之另一種電池單元。 第64圖係顯示對應於一實施例之一電池單元，係包 含一降壓-升壓型式轉換器。 第65圖係顯示對應於一實施例之一電池單元，係包 含二個ΜΡΡΤ直流至直流轉換器，其輸出埠係以串聯方式 電性麵接。 第66圖係顯示第65圖所示之電池單元之另一實施 例。 第67圖係顯示對應於一實施例之一電池單元，係包 含一升壓型式ΜΡΡΤ轉換器及一降壓型式之ΜΡΡΤ轉換 器。 第68圖係顯示對應於一實施例之一電池單元，係包 含二個疊合式ΜΡΡΤ直流至直流轉換器。 第69圖係顯示對應於一實施例之一電池單元，係包 含降壓-升壓型式之ΜΡΡΤ直流至直流轉換器。 第70圖係顯示對應於一光伏系統，係包含一分離光 譜之光伏裝置。 【主要元件符號說明】 400 電子供電系統 402(1), 402(2), 402(Ν)電子供電源 404(1), 404(2), 404(Ν)開關電路 173 201230610 406(1), 406(2), 406(N) 輸入槔 408(1), 408(2), 408(N) 輸出埠 410負載 412輸出電路 416 電感器 418(1), 418(2), 418(N) 第一開關裝置 419(1), 419(2), 419(N) 二極體 420(1), 420(2), 420(N) 中間開關節點 422(1), 422(2), 422(N) 控制器 424(1), 424(2), 424(N) 功率軌 500 電子供電系統 502(1), 502(N) 電子供電源 504(1), 504(N) 開關電路 506(1), 506(N) 輸入埠 508(1), 508(N) 輸出埠 510(1), 510(N) 第一輸入端 512(1), 512(N) 第二輸入端 514(1), 514(N) 負極端 516(1), 516(N) 正極端 518(1), 518(N) 負極輸入節點 520(1), 520(N) 正極輸入節點 522(1), 522(N) 第一輸出端 524(1), 524(N) 第二輸出端 526(1), 526(N) 中間開關節點 174 i»u 201230610 528負載 530輸出電路 532(1), 532(N) 534(1), 534(N) 536(1), 536(N) 540電感 542過濾電容 544(1), 544(N) 546, 548 節點 600 電子供電 602(1), 602(N) 604(1), 604(N) 606(1), 606(N) 608(1), 608(N) 610(1), 610(N) 612(1), 612(N) 614(1), 614(N) 616(1), 616(N) 618(1), 618(N) 620(1), 620(N) 622(1), 622(N) 624(1), 624(N) 626(1), 626(N) 628負載 第一開關裝置 第二開關裝置 控制器 器 電容器 系統 電子供電源 開關電路 輸入埠 第二輸入端 第一輸入端 負極端 正極端 負極輸入節點 正極輸入節點 輸出埠 第一輸出端 第二輸出端 中間開關節點 175 201230610 630輸出電路 632 電感 634(1), 634(N)第一開關裝置 636(1), 634(N)第二開關裝置 638(1), 638(N)控制器 700 電子供電系統 702(1)，702(2), 702(N)電子供電源 704(1)，704(2)，704(N)開關電路 706(1), 706(2), 706(N)輸入埠 708(1)，708(2)，708(N)輸出埠 710負載 712輸出電路 714電感 716(1)，716(2)，716(3)功率電壓器 718(1)，718(2), 718(3)溝通次系統 720(1), 720(2), 720(3)隔離邊界 722(1), 722(2), 722(3)控制器 724(1), 724(2), 724(3)主線圈側 726(1), 726(2), 726(3)副線圈側 800控制電路或控制器 802, 804輸入端 806過濾器 808控制訊號產生器 810訊號 176 201230610 812 驅動電路 814,816, 818 偏壓供電埠 820供電源 822控制器電源供應器 900 方法 902〜910 步驟 1002, 1102, 1202, 1302, 1402 箭頭 1500控制訊號產生器 1502過濾與取樣次系統 1504 比較電路 1506輸出訊號 1508 充電泵電路 1510輸出訊號 1512 PWM 電路 1514 PWM 訊號 1600 過濾與取樣次系統 1602 電阻器 1604,1606 電容器 1608, 1610 開關 1700狀態示意圖 1702三種狀態模式 1704 旁路模式 1706 MPPT開關模式 1800 電子供電系統 177 201230610 1802(1), 1802(2), 1802(N) 1804(1), 1804(2), 1804(N) 1806(1), 1806(2), 1806(N) 1808(1), 1808(2), 1808(N) 1810負載 電子供電源 開關電路 輸入埠 輸出埠 1812輸出電路 1814(1)，1814(2), 1814(N)第一開關裝置 1816(1)，1816(2)，1816(N)控制器 1818(1)，1818(2), 1818(N)電流監測次系統 1820輸出電路電容 1900 電子供電系統 1902(1), 1902(N) 1904(1), 1904(N) 1906(1), 1906(N) 1908(1), 1908(N) 1910(1), 1910(N) 1912(1), 1912(N) 1914(1), 1914(N) 1916(1), 1916(N) 1918(1), 1918(N) 1920(1), 1920(N) 1922(1), 1922(N) 1924(1), 1924(N) 1926(1), 1926(N) 電子供電源 開關電路 輸入埠 輸出埠 第一輸入端 第二輸入端 負極端 負極輸入節點 電感 中間開關節點 正極端 第一輸出端 第二輸出端 178 I;:; 201230610 1928負載 1930輸出電路 1932(1)，1932(N)第一開關裝置 1934(1)，1934(N)第二開關裝置 1936(1)，1936(N)控制器 1938(1)，1938(N)電流測量次系統 1940共用輸出電感 2000 電子供電系統 2002, 2004 電池串 2006 負載 2008(1)，2008(2)，2008(N)電子供電源 2010(1)，2010(2)，2010(N)電子供電源 2012(1)，2012(2)，2012(M)開關電路 2014(1)，2014(2)，2014(N)開關電路 2016(1), 2018(1)電感 2100 電子供電系統 2102,2104 電池串 2106 負載 2108(1)，2108(2), 2108(3)，電子供電源 2108(4), 2108(5), 2108(6) 2110(1)，2110(2)，2110(3)，開關電路 2110(4), 2110(5), 2110(6) 2200 電子供電系統 2202(1), 2202(2), 2202(N)電子供電源 179 201230610 開關電路 2204(1), 2204(2), 2204(N) 2206 負載 2208輸出電路 2210 電感 2212 二極體 2300 電子供電系統 2302 系統控制裝置 2304箭頭 2306 電壓 2308 電流 2310可切換裝置 2312 電流測量次系統 2314控制次系統 2400 系統控制裝置 MPPT裝置 光伏裝置 2401(1), 2401(2), 2401(N) 2402(1), 2402(2), 2402(N) 2404正極輸出端 2406 負極輸出端 2408 變壓器 2410極限電流 2412 電流測量次系統 2414控制次系統 2416,2418 電阻器 2420數位報告輸出端 180 201230610 2422溫度感測器 2424 壓降電阻器 2426 分路調整器 2428 節點 2500積體電路晶片 2600積體電路晶片 2602 中介層 開關電路 第一輸入端 第二輸入端 第一開關裝置 中間開關節點 第二開關節點 驅動電路 正極輸入節點 2604錫球 2700積體電路晶片 2702(1), 2702(2), 2702(3) 2704(1), 2704(2), 2704(3) 2706(1), 2706(2), 2706(3) 2708(1), 2708(2), 2708(3) 2710(1), 2710(2), 2710(3) 2712(1), 2712(2), 2712(3) 2714(1), 2714(2), 2714(3) 2716(1), 2716(2), 2716(3) 2718 第一輸出端 2720 第二輸出端 2722控制訊號產生器 2800積體電路晶片 2802(1), 2802(2)開關電路 2804(1)，2804(2)第一輸入端 2806(1)，2806(2)第二輸入端 181 201230610 第一輸入端 第二輸入端 第一開關裝置 中間開關節點 第二開關裝置 驅動電路 2808 第一輸出端 2810 第二輸出端 2812(1), 2812(2)第一開關裝置 2814(1)，2814(2)第二開關裝置 2816(1)，2816(2)驅動電路 2818控制訊號產生器 2900積體電路晶片 2902(1)，2902(2)開關電路 2904, 2906 開關 2908(1), 2908(2) 2910(1), 2910(2) 2912(1), 2912(2) 2914(1), 2914(2) 2916(1), 2916(2) 2918(1), 2918(2) 2920 第一輸出端 2922 第二輸出端 2924(1), 2924(2) 正極輸入節點 2926控制訊號產生器 3000動態尺寸場效電晶體 3002(1)，3002(2), 3002(N)場效電晶體 3004,3006 連接端 3008(1), 3008(2)，3008(N)驅動器 3010 PWM 訊號 182 201230610 3012(1)，3012(2), 3012(N)活化訊號 3014動態FET尺寸解碼器 3100 光伏系統 3102 光伏電池單元 3104積體電路晶片 3106 共用基板 3108 光學結構 3110 入射光 3112輸入電容器 3200 光伏系統 3202 光伏裝置 3204積體電路晶片 3206 背面 3208 正面 3210 入射光 3212輸入電容器 3300 光伏系統 3302 光伏裝置 3304積體電路晶片 3306 共用導線架 3308輸入電容器 3400 電子供電系統 3402(1)，3402(2)，3402(N)光伏電池板 3404 負載 183 201230610 光伏裝置 開關電路 第一光伏連接端 第二光伏連接端 接面 電子供電源 開關電路 3406輸出電路 3408(1)，3408(2)，3408(M) 3410(1), 3410(2), 3410(M) 3412電感 3414輸出電路電容 3416額外電感 3418輸出電容 3504(1), 3504(2), 3504(3) 3506(1), 3506(2), 3506(3) 3508多接面光伏電池單元 3510(1), 3510(2), 3510(3) 3600電子供電系統 3602(1), 3602(2), 3602(N) 3604(1), 3604(2), 3604(N) 3606(1)輸入埠 3608(1)輸出埠 3610(1)第一開關裝置 3612(1)第二開關裝置 3614(1)控制器 3616負載 3618輸出墊路 3620(1)二極體 3622(1)中間開關節點 3624(1)正極輸入節點 184 201230610 3626(1)能量儲存裝置 3628(1) 輸入端 3630(1)，3632(1)輸出端 3634(1) 電容器 3700開關電路之電壓對應時間之曲線圖 3800 開關電路 3802 輸入埠 3804輸出槔 3806 控制器 3808 隔離邊界 3810 光耦合器 3900狀態示意圖 3902 旁路模式 3904 MPPT開關模式 4002 DC/DC或AC轉換器 4004共用功率總和高電壓匯流排 4006太陽能模組 4008 光伏電池 4100 電子供電系統 4102互連電感 4200 電子供電系統 4202 互連電感 4300 電子供電系統 4302互連電感 185 201230610 4400 電子供電系統 4402 互連電感 4500 電子供電系統 電子供電源 4502(1), 4502(N) 4504(1), 4504(N) 4506(1), 4506(N) 4508(1), 4508(N) 4510(1), 4510(N) 4512(1), 4512(N) 4514(1), 4514(N) 4516(1), 4516(N) 4518(1), 4518(N) 4520(1), 4520(N) 4522(1), 4522(N) 4524(1), 4524(N) 4526負載 4528輸出電路 4530(1), 4530(N) 4532(1), 4532(N) 4534(1), 4534(N) 4536(1), 4536(N) 4538(1), 4538(N) 4540(1), 4540(N) 4542(1), 開關電路 輸入埠 第一輸入端 第二輸入端 負極端 正極端 負極輸入節點 正極輸入節點 輸出埠 第一輸出端 第二輸出端 變壓器 主線圈 第一開關節點 第一開關裝置 控制器 副線圈 4542(N), 4544(1), 4544(N) 二極體 186 201230610 4548 電感 4600 電子供電系統 4602(1)，4602(N)互連電感 4700 電子供電系統 4702, 4704 互連電感 4800 電子供電系統 4802,4804 電池串 電子供電源 開關電路 4806(1), 4806(M), 4808(1), 4808(N) 4810(1), 4810(M), 4812(1), 4812(N) 4814控制器 4816開關裝置 4818 電容器 4820 電感器 4822 二極體 4824輸出電容器 4900 電子供電系統 4902 電池串 4904 電子供電源 4906 區域MPPT直流至直流轉換器 4908 電池串優化器 4910 直流匯流排 4912負載 4914電感 5000 電池串優化器 187 201230610 5002 開關裝置 5004 二極體 5006 控制器 5008 輸入端 5010 輸出端 5011 輸入電容 5012 電壓感測部 5014 電流感測部 5016 防護部 5018 PWM產生器 5100 電池串優化器 5102 開關裝置 5104 電感器 5106 二極體 5108 開關裝置 5110 電感器 5112 二極體 5114 控制器 5116 輸入端 5118 輸出端 5119 輸入電容 5120 電壓感測部 5122 電流感測部 5124 防護部 201230610 5126 PWM產生器 5200 電子供電系統 5202互連電感 5300 過濾次系統 5302, 5304輸入端 5306,5308 輸出端 5310 整合電路 5312運算放大器 5314, 5316 電阻器 5318,5320 電容器 5324取樣持有電路 5326開關 5328 電容器 5330輸出端 5332增益緩衝器 5334 負向反饋回路 5400 電流測量次系統 5402功率電壓器 5404輸出端 5406, 5408第一組開關 5410, 5412, 5414 第二組開關 5416 整合器 5418 參考變壓器 5420輸出端 189 201230610 5422 電容器 5424輸出端 5426, 5428 轉換導通階層 5430 負向反饋迴路 5500 電子供電系統 5502(1), 5502(N)多接面光伏電池單元 5504(1)，5504(N)第一接面 5506(1)，5506(N)第二接面 5508(1)，5508(N)第三接面 5510(1), 5510(N), 5512(1)，連接端 5512(N), 5514(1), 5514(N) 5516(1)，5516(N)超額能量提取器 5518(1)，5518(N)區域 MPPT 轉換器 5520(1), 5520(N) 單位電池單元 5522 負載 5524 輸出電路 5526 互連電感 5600 單位電池單元 5602 三接面光伏電池單元 5604 超額能量提取器 5606 區域MPPT轉換器 5608 第一接面 5610 第二接面 5612 第三接面 190 201230610 5614 控制器 5616 第一開關裝置 5618 電感 5620 第二開關裝置 5622 輸入電容器 5624 輸出電容器 5626 電流 5628 控制器 5630 第一開關裝置 5632 第二開關裝置 5634,5636 連接端 5638,5640輸出端 5700 電子供電系統 5702, 5704 電池串 5706 直流匯流排 5708 負載 5710(1)，5710(2)，5710(3)，光伏裝置 5710(4), 5710(5), 5710(6) 5710(7), 5710(8) 5712(1), 5712(2)，5712(3)，降壓型式 MPPT 轉換器 5712(4), 5712(5), 5712(6) 5712(7), 5712(8) 5714(1), 5714(2)電池串電流 5800 降壓與升壓型式MPPT轉換器 191 201230610 5801 輸入埠 5802, 5804 輸入端 5805輸出埠 5806，5808 輸出端 5810控制器 5812, 5814, 5816, 5818 開關裝置 5820能量儲存電感器 5822輸入電容 5824輸出電容 5900 光伏系統 5902 組合 電池串 光伏裝置 直流至直流轉換器 電池串優化器 5904(1), 5904(2), 5904(N) 5906(1), 5906(2), 5906(M) 5908(1), 5908(2), 5908(M) 5910(1), 5910(2), 5910(N) 5912共用外殼 5914(1)，5914(2)，5914(N)共用能量儲存電感 5916直流匯流排 5918反向器 5920 電網 6000 光伏系統 6002 組合 6004 電池串 6006(1)，6006(2)，6006(M)光伏裝置 192 201230610 6008 電池串優化器 6010 電感 6100 光伏系統 6102積體電路 6104 導線架 6106 導線接合 6200 光伏系統 6202 基板 6204光伏裝置 6206 子卡 6208積體電路晶片 6210輸入電容器 6300單位電池單元 6302三接面光伏電池單元 6304 第一光伏接面 6306 第二光伏接面 6308 第三光伏接面 6310 降壓型式MPPT轉換器 6312 輸入埠 6314輸出埠 6316, 6318輸出端 6320升壓型式MPPT轉換器 6322輸入埠 6324輸出埠 193 201230610 6400 單位電池單元 6402 多接面光伏電池單元 6404 第一光伏接面 6406 第二光伏接面 6408 第三光伏接面 6410 降壓-升壓型式MPPT轉換器 6412輸入埠 6414輸出埠 6416 降壓型式MPPT轉換器 6418輸入埠 6420輸出埠 6422, 6424輸出端 6500單位電池單元 6502, 6504 降壓型式MPPT轉換器 6506 光伏電池單元 6508 第一光伏接面 6510 第二光伏接面 6512 第三光伏接面 6514，6516 輸入蜂 6518, 6520輸出埠 6522, 6524輸出端 6600單位電池單元 6700單位電池單元 6702 多接面光伏電池單元 194 201230610 6704 第一光伏接面 6706 第二光伏接面 6708 第三光伏接面 6710升壓型式MPPT轉換器 6712,6716 輸入埠 6714 降壓型式MPPT轉換器 6718,6720 輸出埠 6722,6724輸出端 6800 單位電池單元 6802 多接面光伏電池單元 6804 第一光伏接面 6806 第二光伏接面 6808 第三光伏接面 6810 降壓-升壓型式MPPT轉換器 6812 輸入埠 6814輸出埠 6816 節點 6818 輸入璋 6820 降壓型式MPPT轉換器 6822 頂部節點 6824輸出埠 6826,6828 輸出端 6900單位電池單元 6902, 6904 降壓-升壓型式MPPT轉換器 195 201230610 6906,6908 輸出埠 6910, 6912輸出端 6914 輸入埠 6916 第一光伏接面 6918 輸入埠 6920 第二光伏接面 6922 第三光伏接面 6924共用多接面光伏電池單元 7000光伏系統 7002分離光譜光伏裝置 7004 第一分離光伏裝置 7006 第二分離光伏裝置 7008 第三分離光伏裝置 7010, 7012, 7014, 7016 光伏接面 i1tu l«p 196

Claims (1)

  1. 201230610 七、申請專利範圍： 1. 一種電子供電系統，係包含： N個電子供電源，N為大於一之整數；及 N個開關電路，每一該開關電路包含：一輸入埠，電性 耦接至該N個電子供電源中所對應之一電子供電源、 一輸出埠、及一第一開關裝置，適用以切換於其導通狀 態與未導通狀態之間，用以由該輸入埠轉換電能至該輸 出埠，該N個開關電路之該輸出埠以串聯方式電性耦 接，並耦接至一負載以建立一輸出電路； 其中，每一該N個開關電路使用該輸出電路之一互連 電感作為該開關電路之一主要能量儲存電感。 2. 如請求項第1項所述之電子供電系統，其中該N個電子 供電源各自係為一光伏裝置。 3·如請求項第2項所述之電子供電系統，其中該光伏裝置 中至少一光伏裝置係為複數個電性耦接之光伏電池單 元0 4.如請求項第2項所述之電子供電系統，其中該光伏裝置 之至少一光伏裝置係為一多接面光伏電池單元之一接 面。 5·如請求項第2項所述之電子供電系統，其中該N個開關 197 201230610 電路各自進一步包含：一控制器，適用以控制該開關電 路之該第一開關裝置之切換，以至少實質上最大化由對 應於電性耦接至該開關電路之該輸入埠之一光伏裝置 中所擷取之一電能量。 6. 如請求項第5項所述之電子供電系統，其中對於該N 個開關電路之每一開關電路： 該輸入埠包含一第一輸入端及一第二輸入端； 該第一開關裝置係電性耦接於該第一輸入端與一中間 開關節點之間； 該開關電路進一步包含一裝置，係由電性耦接至該第二 輸入端與該中間開關節點間之一二極體與一第二開關 裝置中所組成之群組中選出，當該第一開關裝置位於其 未導通狀態時，該裝置適用以對流經該輸出電路之電流 提供一路徑。 7. 如請求項第5項所述之電子供電系統，其中該N個開關 電路各自之該控制器係適用以至少實質上最大化該開 關電路之該中間開關節點上一電壓之一平均值。 8. 如請求項第5項所述之電子供電系統，其中該N個開關 電路各自之該控制器係適用以重複地對該開關電路之 該中間開關節點上一電壓之一平均值進行取樣，並且至 少部分地依據該中間開關節點上該電壓之該平均值之 198 201230610 至少兩個連續樣本以控制該開關電路之該第一開關裝 置之切換。 9·如請求項第8項所述之電子供電系統，其中該N個開關 電路各自之該控制器之一起始時間係鬆散地被控制。 10. 如請求項第8項所述之電子供電系統，其中該N個開關 電路之至少一開關電路之該控制器之一起始時間係由 其他該N-1個開關電路之一起始時間所變化。 11. 如請求項第8項所述之電子供電系統，其中該N個開關 電路之至少一開關電路之該控制器適用以與其他該N-1 開關電路之該控制器之一不同比率以對該開關電路之 該中間開關節點上該電壓之該平均值進行取樣。 12. 如請求項第8項所述之電子供電系統，其中對於該N 個開關電路之每一開關電路，該控制器適用以一頻率重 複地對該中間開關節點上該電壓之該平均值進行取 樣，該頻率係小於該第一開關裝置切換於其導通狀態與 未導通狀態間之一頻率。 13. 如請求項第8項所述之電子供電系統，其中對於該N 個開關電路之每一開關電路，該控制器適用以一頻率重 複地對該中間開關節點上該電壓之該平均值進行取 199 201230610 樣，該頻率係小於該第一開關裝置切換於其導通狀態與 未導通狀態間之一頻率之十分之一。 14. 如請求項第8項所述之電子供電系統，其中對於該N 個開關電路之每一開關電路，該控制器適用以一頻率重 複地對該中間開關節點上該電壓之該平均值進行取 樣，該頻率實質上很慢以致使於該輸出埠上瞬變電壓偏 移係設置於該中間開關節點上該電壓之該平均值之連 績樣本之間。 15. 如請求項第8項所述之電子供電系統，其中對每一該開 關電路，該控制器係建構以於一取樣比率重複地對該中 間開關節點上該電壓之該平均值進行取樣，該取樣比率 係足夠快速以致使△////?係小於ΔΘΑΟα，其中： △/係為該中間開關節點上該電壓之該平均值之一 第一連續樣本與一第二連續樣本間之該輸出埠所流出 之電流變化量，且第二樣本發生於第一樣本之後； — ’max — ’min , /max係為該輸出埠所輸出之電流之一最大預期值； /min係為該輸出埠所輸出之電流之一最小預期值； △ D係為於該中間開關節點上該電壓之該平均值之該 第一連續樣本與該第二連續樣本間之該第一開關裝置 之工作週期之變化量；以及 係為該第一開關裝置之一最大預期工作週期與一最 200 201230610 小預期工作週期間之差異量。 16. 如請求項第8項所述之電子供電系統，其中對於每一該 開關電路，該控制器建構以一取樣比率重複地對該中間 開關節點上該電壓之該平均值進行取樣，該取樣比率實 質上快速以致使該輸出埠之輸出電流之一變化百分比 低於該第一開關裝置介於該中間開關節點上該電壓之 該平均值之連續樣本間之工作週期之一變化百分比。 17. 如請求項第5項所述之電子供電系統，其中每一該光伏 裝置包含複數個光伏電池單元，係以串聯方式電性耦 接。 18. 如請求項第5項所述之電子供電系統，其中每一光伏裝 置係為一光伏電池板之一光伏次模組，每一該光伏次模 組係包含以串聯方式電性耦接之複數個光伏電池單元。 19. 如請求項第5項所述之電子供電系統，其中該光伏裝置 之至少一光伏裝置係包含複數個電性耦接之光伏電池 X1XM —· 單兀。 20. 如請求項第5項所述之電子供電系統，其中該光伏裝置 之至少一光伏裝置係為一多接面光伏電池單元之一接 面。 201 201230610 21. 如請求項第2項所述之電子供電系統，其中該N個開關 電路各自之該第一開關裝置切換於其導通狀態與未導 通狀態間之一頻率係可被鬆散地控制。 22. 如請求項第2項所述之電子供電系統，其中每一該第一 開關裝置之一切換頻率係可由其他該第一開關裝置之 一切換頻率所改變。 23. 如請求項第2項所述之電子供電系統，其中該N個開關 電路之每一開關電路係建構以致使每一該第一開關裝 置與其他該第一開關裝置以不同相位進行切換。 24. 如請求項第2項所述之電子供電系統，進一步包含：一 二極體，以串聯方式電性耦接至該輸出電路。 25. 如請求項第2項所述之電子供電系統，其中對於每一該 開關電路，該輸出埠包含一第一輸出端與一第二輸出 端，且該開關電路可運作以允許電流僅以一單一方向流 經該第一輸出端與該第二輸出端。 26. 如請求項第2項所述之電子供電系統，其中該N個開關 電路之每一開關電路係建構以致使其第一開關裝置以 一頻率切換於其導通狀態與未導通狀態之間，該頻率係 至少為200千赫。 202 201230610 27. 如請求項第26項所述之電子供電系統，進一步包含： 至少一多層陶瓷電容器，電性耦接以通過該N個開關電 路各自之該輸入埠，且其中流經該N個開關電路各自之 該輸入蜂之 '連波電流主要精由電性搞接通過該開關電 路各自之輸入埠之至少一該多層陶瓷電容器所過濾。 28. —種電子供電系統，包含： N個電子供電源，N係為大於一之整數；及 N個開關電路，每一該開關電路包含： 一輸入埠，電性耦接至該N個電子供電源中所對應 之一電子供電源； 一輸出埠；及 一第一開關裝置，適用以切換於其導通狀態與未導 通狀態之間，用以由該輸入埠轉換電能至該輸出埠； 其中每一該N個開關電路使用對應於由至少串聯連結 之其輸入埠與其對應於該N個電子供電源中之一電子 供電源所形成之一輸入電路之一互連電感作為該開關 電路之一主要能量儲存電感。 29. 如請求項第28項所述之電子供電系統，其中該N個電 子供電源之每一電子供電源係為一光伏裝置。 30. 如請求項第29項所述之電子供電系統，其中該N個開 關電路各自進一步包含：一控制器，適用以控制該開關 203 201230610 電路之該第一開關裝置之切換以至少實質上最大化由 電性耦接至該開關電路之該輸入埠之一光伏裝置所擷 取之一電能量。 31.如請求項第29項所述之電子供電系統，其中該光伏裝 置之至少一光伏裝置係為一多接面光伏電池單元之一 接面。 32. 如請求項第29項所述之電子供電系統，其中該光伏裝 置之至少一光伏裝置係為複數個電性耦接之光伏電池 XXX3 — 早兀0 33. 如請求項第29項所述之電子供電系統，其中該光伏裝 置之至少一光伏裝置係為以並聯方式電性耦接之複數 個光伏電池單元。 34. 如請求項第29項所述之電子供電系統，其中該光伏裝 置之至少一光伏裝置係為一光伏電池板之一光伏次模 組，每一該光伏次模組包含以串聯方式電性耦接之複數 個光伏電池單元。 35.如請求項第29項所述之電子供電系統，其中對於該N 個開關電路之每一開關電路·· 該第一開關裝置係電性耦接通過該輸入埠；及 204 201230610 該開關電路進一步包含一裝置，係由電性耦接於該輸入 埠與該輸出埠間之一二極體與一第二開關裝置所構成 之群組中選出，當該第一開關裝置位於其未導通狀態 時，該裝置適用以對位於該輸入埠與該輸出埠間之電流 提供一路徑。 36. 如請求項第29項所述之電子供電系統，其中該N個開 關電路各自進一步包含：一控制器，適用以控制該開關 電路之該第一開關裝置之切換，以至少實質上最大化流 經該開關電路之該輸出埠之電流之一平均值。 37. 如請求項第29項所述之電子供電系統，其中該N個開 關電路各自進一步包含：一控制器，適用以重複地對流 經該開關電路之該輸出埠之電流之一平均值進行取 樣，且至少部分地根據流經該輸出埠之該電流之該平均 值之至少兩個連續樣本以控制該開關電路之該第一開 關裝置之切換。 38. 如請求項第37項所述之電子供電系統，其中該N個開 關電路各自之該控制器之一起始時間係可被鬆散地控 制。 39.如請求項第37項所述之電子供電系統，其中該N個開 關電路中至少一開關電路之該控制器之一起始時間係 205 201230610 由於其他該Ν-l開關電路之該控制器之一起始時間而 改變。 40. 如請求項第37項所述之電子供電系統，其中對於該N 個開關電路之每一開關電路，該控制器適用以一頻率重 複地對流經該輸出埠之該電流之該平均值進行取樣，該 頻率係低於該第一開關裝置切換於其導通狀態與未導 通狀態間之一頻率。 41. 如請求項第37項所述之電子供電系統，其中對於該N 個開關電路之每一開關電路，該控制器適用以一頻率重 複地對流經該輸出埠之該電流之該平均值進行取樣，該 頻率係低於該第一開關裝置切換於其導通狀態與未導 通狀態間之一頻率之十分之一。 42. 如請求項第37項所述之電子供電系統，其中對於該N 個開關電路，該控制器適用以一頻率重複地對流經該輸 出埠之該電流之該平均值進行取樣，該頻率係實質上很 慢以致使位於該輸出埠之瞬變電流偏移設置於流經該 輸出埠之該電流之該平均值之連續樣本之間。 43. 如請求項第30項所述之電子供電系統，其中該N個開 關電路各自之該第一開關裝置切換於其導通狀態與未 導通狀態間之一頻率係鬆散地被控制。 206 201230610 44. 如請求項第30項所述之電子供電系統，其中每一該第 一開關裝置之一切換頻率係由其他該第一開關裝置之 一切換頻率所改變。 45. —種電子供電系統，係包含： N個光伏裝置，N係為大於一之整數； N個開關電路，每一該開關電路包含：一輸入埠，電性 耦接至該N個光伏裝置中所對應之一光伏裝置、一輸 出埠、及一第一開關裝置，適用以切換於其導通狀態與 未導通狀態之間，用以由該輸入埠轉換電能至該輸出 埠，該N個開關電路之該輸出埠係以串聯方式電性耦 接至一負載以建立一輸出電路；及 一系統控制裝置，包含： 一電晶體，以串聯方式電性耦接至該輸出電路； 一電流感測次系統，建構以產生一電流感測訊號， 用以表示流經該輸出電路之一電流量；及 一控制次系統，與該電晶體及該電流感測次系統進 行溝通，該控制次系統建構以至少部份依據該電流 感測訊號被允許僅以一單一方向流經該輸出電路以 控制該電晶體。 4 6.如請求項第4 5項所述之電子供電糸統，該控制次糸統 可運作以控制該電晶體以致使該電流被允許僅以一單 一方向流經該輸出電路。 207 201230610 47. 如請求項第45項所述之電子供電系統，其中如果流經 該輸出電路之電流量超過一臨界值，該控制次系統進一 步建構以至少部份依據該電流感測訊號以中斷流經該 輸出電路之電流以控制該電晶體。 48. 如請求項第45項所述之電子供電系統，其中該控制次 系統進一步建構以監測該電子供電系統之一特徵並傳 輸至一額外系統。 49. 如請求項第48項所述之電子供電系統，其中該電子供 電系統之該特徵係為至少通過以串聯方式電性耦接至 該N個開關電路之該輸出埠之一電壓。 50. 如請求項第48項所述之電子供電系統，其中該電子供 電系統之該特徵係為流經該輸出電路之電流量。 51. 如請求項第48項所述之電子供電系統，其中該電子供 電系統之該特徵係為該電子供電系統之一或多個元件 之一溫度。 52. 如請求項第48項所述之電子供電系統，其中該控制次 系統可運作以調整該電晶體，用以產生一溝通訊號，係 包含該電子供電系統之該特徵。 208 201230610 53. 如請求項第45項所述之電子供電系統，其中該N個開 關電路各自進一步包含：一控制器，適用以控制該開關 電路之該第一開關裝置之切換，以至少實質上最大化由 電性耦接至該開關電路之該輸入埠之該N個光伏裝置 所對應之一光伏裝置中所擷取之一電能量。 54. 如請求項第45項所述之電子供電系統，其中該N個電 子供電源中至少一電子供電源係為一多接面光伏電池 單元之一接面。 55. —種電子供電系統，係包含： 一第一電子供電源及一第二電子供電源，以串聯方式電 性耦接，該第一電子供電源係具有產生具有一第一數值 之一最大電流之能力，該第二電子供電源係具有產生一 第二數值之一最大電流之能力，該第二數值小於該第一 數值；以及 一第一開關電路及一第二開關電路，可運作以致能最大 功率點追蹤； 其中，該第一電子供電源、該第二電子供電源、該第一 開關電路及該第二開關電路係電性耦接以致使該第一 開關電路與該第二開關電路可共同運作以至少實質上 最大化由該第一電子供電源與該第二電子供電源中所 擷取之一電能量。 209 201230610 56. 如請求項第55項所述之電子供電系統，其中該第一開 關電路包含：一電路，係具有一升壓型式拓墣；及一輸 入埠，電性耦接通過該第一電子供電源。 57. 如請求項第55項所述之電子供電系統，其中 該第一開關電路進一步包含一輸出埠，電性耦接通過串 聯連接之該第一電子供電源與該第二電子供電源；及 該第二開關電路包含一輸出埠，電性耦接通過串聯連接 之該第一電子供電源與該第二電子供電源。 58. 如請求項第57項所述之電子供電系統，其中該第二開 關電路進一步包含： 一第一開關裝置及一第二開關裝置，以串聯方式電性耦 接通過該第二開關電路之該輸入埠；及 一輸出璋； 當該第一開關裝置位於其未導通狀態時，該第二開關裝 置亦電性耦接通過該輸出埠，並適用以對流經該第二開 關電路之該輸出埠之電流提供一路徑；及 該第二開關電路使用包含其輸出埠之一電路之一互連 電感作為該第二開關電路之一主要能量儲存電感。 59. 如請求項第56項所述之電子供電系統，其中： 該第二開關電路包含一電路，係具有一降壓型式拓墣、 一輸入埠、及一輸出埠，該第二開關電路之該輸入埠係 210 201230610 電性耦接通過串聯連結之該第一電子供電源與該第二 電子供電源，及 該第一開關電路進一步包含一輸出埠，以並聯方式電性 耦接至該第二開關電路之該輸出埠。 60. 如請求項第56項所述之電子供電系統，其中： 該第二開關電路包含一電路，具有一降壓型式拓墣、一 輸入埠、及一輸出埠，該第二開關電路之該輸入埠係電 性耦接通過該第二電子供電源；及 該第一開關電路進一步包含一輸出埠，以串聯方式電性 耦接至該第二開關電路之該輸出埠。 61. 如請求項第55項所述之電子供電系統，其中該第一開 關電路包含一電路，具有一降壓-升壓型式拓墣，該電 路包含一輸入埠電性耦接通過該第一電子供電源。 62. 如請求項第61項所述之電子供電系統，其中： 該第一開關電路進一步包含一輸出埠，電性耦接通過該 第二電子供電源；及 該第二開關電路包含一輸入埠，電性耦接通過該第二電 子供電源。 63. 如請求項第62項所述之電子供電系統，其中該第二開 關電路進一步包含： 211 201230610 一第一開關裝置與一第二開關裝置，以串聯方式電性耦 接通過該第二開關電路之該輸入埠；及 一輸出埠； 當該第一開關裝置位於其未導通狀態時，該第二開關裝 置亦電性耦接通過該第二開關電路之該輸出埠，並適用 以對流經該輸出埠之電流提供一路徑；及 該第二開關電路使用包含其輸出埠之一電路之一互連 電感作為該第二開關電路之一主要能量儲存電感。 64. 如請求項第61項所述之電子供電系統，其中： 該第一開關電路進一步包含一輸出埠；及 該第二開關電路包含一輸出埠及一輸入埠，以串聯方式 電性耦接於該第二電子供電源及該第一開關電路之該 輸出埠。 65. 如請求項第64項所述之電子供電系統，其中該第二開 關電路進一步包含： 一第一開關裝置及一第二開關裝置，以串聯方式電性耦 接通過該第二開關電路之該輸入埠；及 一輸出埠； 當該第一開關裝置位於其未導通狀態時，該第二開關裝 置亦電性耦接通過該第二開關電路之該輸出埠，並適用 以對流經該輸出埠之電流提供一路徑；及 該第二開關電路使用包含其輸出埠之一電路之一互連 212 201230610 電感作為該第二開關電路之一主要能量儲存電感。 66. 如請求項第61項所述之電子供電系統，其中： 該第一開關電路包含一輸出埠；及 該第二開關電路包含一電路，具有一降壓-升壓型式拓 墣、一輸出埠，以串聯方式電性耦接至該第一開關電路 之該輸出埠、及一輸入埠，電性粞接通過該第二電子供 電源。 67. 如請求項第55項所述之電子供電系統，其中： 該第一開關電路與該第二開關電路各自包含： 一輸入埠； 一輸出埠；及 一第一開關裝置及一第二開關裝置，以串聯方式電 性麵接通過該輸入埠； 當該第一開關裝置位於其未導通狀態時，該第二開 關裝置亦電性耦接通過該輸出埠，且對流經該輸出 埠之電流提供一路徑； 該第一開關電路之該輸入埠係電性耦接通過該第一電 子供電源； 該第二開關電路之該輸入埠係電性耦接通過該第二電 子供電源；及 該第一開關電路之該輸出埠以串聯方式電性耦接至該 第二開關電路之該輸出埠。 213 201230610 68·如請求項第67項所述之電子供電系統，其中該第一開 關電路與該第二開關電路各自使用包含該第一開關電 路與該第二開關電路之該輸出埠之一電路之一電感作 為一主要能量儲存電感。 69. 如請求項第55項所述之電子供電系統，其中該第一電 子供電源與該第二電子供電源各自包含至少一光伏裝 置。 70. 如請求項第69項所述之電子供電系統，其中該第一電 子供電源包含一第一光伏接面，以及該第二電子供電源 包含以串聯方式電性耦接之一第二光伏接面及一第三 光伏接面。 71. 如請求項第70項所述之電子供電系統，其中該第一光 伏接面、該第二光伏接面及該第三光伏接面係為一共用 多接面光伏電池單元之一部分。 72. 如請求項第55項所述之電子供電系統，其中該第一開 關電路與該第二開關電路各自包含： 一開關裝置；及 一控制器，適用以控制該開關裝置之切換以致能最大功 率電追蹤； 其中該第一開關電路之該開關裝置對應於該第二開關 214 201230610 電路之該開關裝置以不同相位進行切換。 73. 如請求項第55項所述之電子供電系統，其中該第一開 關電路與該第二開關電路各自包含： 一開關裝置；及 一控制器，適用以控制該開關裝置之切換以致能最大功 率點追蹤； 其中該第一開關電路與該第二開關電路各自之該控制 器之一起始時間係被鬆散地控制。 74. 如請求項第55項所述之電子供電系統，其中該第一開 關電路與該第二開關電路各自包含： 一開關裝置；及 一控制器，適用以控制該開關裝置之切換以致能最大功 率點追蹤； 其中該第一開關電路與該第二開關電路各自之該開關 裝置之一切換頻率可被鬆散地控制。 75. —種電子供電系統，係包含：N個光伏電池串，N係為 大於一之整數，每一該光伏電池串包含：複數個光伏裝 置及複數個直流至直流轉換器，係具有輸出埠以串聯方 式電性耦接至一電池串優化器，每一直流至直流轉換器 適用以至少實質上最大化由該複數個光伏裝置中所對 應之一光伏裝置中所擷取之電能，且每一該電池串優化 215 201230610 器適用以接合其所對應之該電池串至一共用匯流排。 76. 如請求項第75項所述之電子供電系統，其中每一該電 池串優化器包含一升壓轉換器，適用以接合其所對應之 該電池串至該共用匯流排。 77. 如請求項第76項所述之電子供電系統，其中每一升壓 轉換器適用以運作於一連續導通操作模式中。 78. 如請求項第76項所述之電子供電系統，其中每一升壓 轉換器適用以運作於一非連續導通操作模式中。 79. 如請求項第76項所述之電子供電系統，其中每一該電 池串之該升壓轉換器係適用以： 於該電池串優化器之一第一操作模式中，運作於一連續 導通操作模式中；及 於該電池串優化器之一第二操作模式中，運作於一非連 續導通操作模式中。 80. 如請求項第76項所述之電子供電系統，其中每一升壓 轉換器使用其所對應之光伏電池串中之一電路之一互 連電感作為該升壓轉換器之一主要能量儲存電感。 81. 如請求項第76項所述之電子供電系統，其中至少一該 216 201230610 升壓轉換器係為一多相位升壓轉換器。 82. 如請求項第76項所述之電子供電系統，其中至少一該 升壓轉換器係為一多相位升壓轉換器，其中該升壓轉換 器之二或更多個相位之能量儲存電感器係以磁性耦接。 83. 如請求項第76項所述之電子供電系統，其中至少二個 該升壓轉換器之能量儲存電感器係磁性耦接。 84. 如請求項第75項所述之電子供電系統，其中每一電池 串優化器包含一第一開關裝置適用以切換於其導通狀 態與未導通狀態，以接合其所對應之電池串至該共用匯 流排，每一該第一開關裝置與其他該開關裝置係以不同 相位進行切換。 85·如請求項第75項所述之電子供電系統，其中每一該電 池串優化器係為一多相位升壓轉換器，且其中對於每一 該升壓轉換器，一第一供電階層之一開關裝置係與一第 二相位之一開關階層以不同相位進行切換。 86.如請求項第85項所述之電子供電系統，其中每一該多 相位升壓轉換器中至少二個開關裝置適用與其他該多 相位升壓轉換器中至少二個開關裝置以不同相位進行 切換。 217 201230610 87. 如請求項第85項所述之電子供電系統，進一步包含： 一反向器，電性耦接至該共用匯流排。 88. 如請求項第87項所述之電子供電系統，其中該反向器 缺少最大功率點追縱之能力。 89. 如請求項第87項所述之電子供電系統，其中該反向缺 少整體最大功率點追蹤之能力。 90. 如請求項第75項所述之電子供電系統，其中該N光伏 電池串係設置於一追蹤裝置上，該追蹤裝置可運作以追 蹤太陽之移動。 91. 如請求項第90項所述之電子供電系統，其中每一該電 池串優化器係設置於一共用外殼内，並分離於該追蹤裝 置。 92. 如請求項第90項所述之電子供電系統，其中該複數個 光伏裝置各自係為一單一光伏電池單元。 93. 如請求項第75項所述之電子供電系統，其中該N個光 伏電池串係分佈於至少二個追蹤裝置間，每一追蹤裝置 可運作以追蹤太陽之移動。 218 S 201230610 94. 如請求項第75項所述之電子供電系統，其中該複數個 光伏裝置各自係為一共用光伏電池板之一部分。 95. 如請求項第75項所述之電子供電系統，進一步包含一 額外之光伏電池串，電性耦接至該共用匯流排，該額外 之光伏電池串包含複數個光伏裝置，以串聯方式電性耦 接至一額外之電池串優化器，該額外之電池串優化器適 用以接合該額外之光伏電池串至該共用匯流排。 96. 如請求項第75項所述之電子供電系統，其中每一電池 串優化器可運作以調控於該共用匯流排上之一電壓。 97. 如請求項第75項所述之電子供電系統，其中至少一該 電池串優化器係適用以調控流經其所對應之該電池串 之一電流。 98. 如請求項第97項所述之電子供電系統，其中至少一該 電池串優化器係適用以調控流經其所對應之該電池串 之一電流成為大於該電池串之一最強光伏裝置之一光 生電流之一電流。 99. 如請求項第97項所述之電子供電系統，其中至少一該 電池串優化器係適用以調控流經其所對應之該電池串 之一電流成為至少部分對應於太陽之光照所調整之一 219 201230610 電流。 100. 如請求項第97項所述之電子供電系統，其中至少一 該電池串優化器係適用以調控流經其所對應之該電池 串之一電流成為對應於該電池串之一參考光伏裝置之 一光生電流所調整之一電流。 101. 如請求項第97項所述之電子供電系統，其中至少一 該電池串優化器係適用以調控流經其所對應之該電池 串之一電流成為用以至少實質上最大化由其所對應之 該電池串轉換至該共用匯流排之電能量之一電流。 102. 如請求項第75項所述之電子供電系統，其中至少一 該電池串優化器適用以調控通過串聯耦接於該電池串 之該直流至直流轉換器之該輸出埠之一電壓。 103. 如請求項第75項所述之電子供電系統，其中至少一 該電池串優化器可運作以至少實質上最大化由其所對 應之該電池串轉換至該共用匯流排之電能量。 104. 如請求項第75項所述之電子供電系統，其中該複數 個直流至直流轉換器各自包含： 一輸入埠，電性耦接至該複數個光伏裝置中其所對應之 一光伏裝置；及 220 201230610 一第一開關裝置及一第二開關裝置，以串聯方式電性耦 接通過該輸入埠； 其中當該第一開關裝置位於其未導通狀態時，該第二開 關裝置亦電性耦接通過該直流至直流轉換器之該輸出 埠，並對流經該輸出埠之電流提供一路徑。 105. 如請求項第104項所述之電子供電系統，其中該複 數個直流至直流轉換器各自使用包含該複數個直流至 直流轉換器之該輸出埠之一電路之一互連電感作為該 直流至直流轉換器之一主要能量儲存電感。 106. 如請求項第75項所述之電子供電系統，其中至少一 該電池串優化器及至少一該直流至直流轉換器可運作 以交換資訊。 107. 如請求項第106項所述之電子供電系統，其中該資 訊包含：由一電池串優化器所傳送至一開關電路之一命 108. 如請求項第107項所述之電子供電系統，其中該命 令係可由下列群組中選出：啟動該開關電路之一命令、 關閉該開關電路之一命令、及用以令該開關電路進入一 旁路模式之一命令。 lltsi h 221 201230610 109. 如請求項第106項所述之電子供電系統，其中該資 訊包含下列群組中所選出之資訊：該開關電路之狀態資 訊、及該開關電路之錯誤資訊。 110. —種電子供電系統，係包含N個光伏電池串，N係 為大於一之整數，每一光伏電池串包含複數個光伏裝置 及複數個直流至直流轉換器，係具有輸出埠以串聯方式 電性耦接至一電池串反向器，每一直流至直流轉換器適 用以至少實質上最大化由複數個光伏裝置中所對應之 一光伏裝置中擷取之電能，且每一電池串反向器適用以 接合其所對應之電池串於一共用交流電流匯流排。 111. 一種電子供電系統，係包含N個開關電路，N係為 大於一之整數，每一開關電路包含：一輸入埠、一輸出 埠，包含一第一輸出端及一第二輸出端、及一第一開關 裝置，適用以切換於其導通狀態與未導通狀態之間，該 N個開關電路之該輸出埠係以串聯方式電性耦接至一 負載以建立一輸出電路，其中： 於該開關電路之一第一操作模式中，每一開關電路適用 以致使其第一開關裝置切換於其導通狀態與未導通狀 態之間，用以由該輸入埠轉換電能至該輸出埠； 於該開關電路之一第二操作模式中，每一開關電路適用 以分路其第一輸出端與其第二輸出端。 222 201230610 112. 如請求項第111項所述之電子供電系統，其中該N 個開關電路各自進一步包含：一控制器，適用以於該開 關電路之該第一操作模式中，控制該開關電路之該第一 開關電路之切換，以至少實質上最大化由電性耦接至該 開關電路之該輸入埠之一電子供電源中所擷取之一電 能量。 113. 如請求項第111項所述之電子供電系統，其中該N 個開關電路各自進一步包含：一第二開關裝置，電性耦 接於該開關電路之該第一輸出端及該第二輸出端之 間，並於該開關電路之該第二操作模式期間，適用以運 作於其導通裝態下。 114. 如請求項第111項所述之電子供電系統，其中該N 個開關電路各自適用以根據一事件之發生以運作於該 第二操作模式中，該事件係由下列群組中選出：（1)通過 該開關電路之該輸入埠之電壓係低於一臨界值；（2)通過 該開關電路之該輸入埠之電壓係高於一臨界值；（3)由該 開關電路之該輸入埠轉換至該輸出埠之電能係低於一 臨界值；（4)流經該開關電路之該輸入埠之一電流量係低 於一臨界值；（5)流經該開關電路之該第一輸出端與該第 二輸出端間之一電流量超過一臨界值；及（6)該開關電路 之一溫度超過一臨界值。 223 S 201230610 115. —種電子供電系統，係包含： 一光伏裝置；及 一開關電路，包含； 一輸入埠，電性耦接至該光伏裝置； 一輸出埠，用以電性耦接至一負載； 一第一開關裝置，適用以切換於其導通狀態與未導 通狀態之間，用以由該輸入埠轉換電能至該輸出 埠；及 / 一控制器，適用以致使該第一開關裝置以一頻率切 換於其導通狀態與未導通狀態之間，以至少實質上 最大化傳送至該負載之一電能量；其中該頻率係大 於200千赫。 116. 如請求項第115項所述之電子供電系統，其中流經 該輸入埠之漣波電流係主要藉由一或多個多層陶瓷電 容器所過濾。 117. —種用以由N個電子供電源以擷取電能之系統，其 中N為大於一之整數，該系統係包含： N個開關電路，每一開關電路包含： 一輸入埠，用以電性耦接至該N個電子供電源中所 對應之一電子供電源； 一輸出埠，用以電性耦接至一負載； 一第一開關裝置，建構以切換於其導通狀態與其未 224 201230610 導通狀態之間，用以由該輸入埠轉換電能至該輸出 埠； 一控制器，建構以控制該第一開關裝置之切換，以 至少實質上最大化由該N個電子供電源中所對應電 性耦接至該開關電路之該輸入埠之一電子供電源所 擷取之一電能量；及 至少一額外之開關裝置，建構以串聯方式或並聯方式任 選一種方式電性耦接至該N個開關電路中至少二個開 關電路之該輸出埠。 118. 如請求項第117項所述之系統，其中該N個開關電 路各自具有一降壓型式拓墣。 119. 如請求項第117項所述之系統，其中該N個開關電 路各自具有一升壓型式拓墣。 120. —種電子供電系統，包含N個光伏電池串，且以並 聯方式電性耦接，其中N係為大於一之整數，每一該電 池串係包含： 複數個光伏裝置；及 複數個開關電路，每一該開關電路係包含： 一輸入埠，電性耦接至該複數個光伏裝置中所對應 之一光伏裝置； 一輸出埠；及 225 201230610 一第一開關裝置及一第二開關裝置，以串聯方式電 性耦接通過該輸入埠，當該第一開關裝置位於其未 導通狀態時，該第二開關裝置亦電性耦接通過該輸 出埠，並適用以對流經該輸出埠之電流提供一路徑； 其中，該輸出埠係以串聯方式電性耦接至該N個光伏 電池串中各自對應之光伏電池串；及 其中每一該開關電路使用包含其輸出埠之一電路之一 互連電感作為該開關電路之一主要能量儲存電感。 226
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