TW201230633A - Switching circuits for extracting power from an electric power source and associated methods - Google Patents

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TW201230633A
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switch
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switching device
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TW100129634A
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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

201230633 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： /=/△ - /Q|exp|^g^| - 1卜(第一方程式） 其中： =光生電流 Rs =串聯電阻 Rsh =分路電阻 1〇 =反向飽和電流 η =二極體理想因子（理想二極體為1) q =基本電4寺 k =波兹曼常數（Boltzmann’s constant) T =絕對溫度 I =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)。 標準電池單元之輸出電壓很低，且係根據用以製作此 3 201230633 電池單元之材質的能隙（band gap)所決定。電池單元之輸出 電壓大略只為矽（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，這些電池單元的缺陷可能會造成一模組中之電池 至電池間之串聯電阻Rs、分路電阻RSH及光生電流II的不 匹配（mismatches)狀況發生。再者，於一系統中之電池單元 光照可能依據不同的電池單元而改變，甚至可能於一模組 中依據不同的電池單元而發生改變。環境影響也可能對電 池至電池間之光照產生變化，包含樹木的影子投影、鳥糞 或遮蔽部份、灰塵、污泥及其他影響所造成的損害缺陷。 於光照中的這些不匹配狀況可能為一天至一天的變化或是 一天的數小時的變化一 一個影子可能遮蔽一模組長達一 天。 由第一方程式可知，輸出電壓於零輸出電流時為最 佳，且輸出電壓V隨著輸出電流I的增加而呈現非線性下 降。第2圖顯示於固定光照下一光伏裝置隨著電流增加的 影響。當電流I於固定光照下增加時，電壓V會緩慢降低， 但是，當電流I增加到接近光生電流IL之一輸出電流時， 輸出電壓V就會急速下降。同理，電池單元的功率P (由 電流乘以電麼所得）會如同電流I增加般的增加，直到下降 201230633 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II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辆接在一起時，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 化，可能造成於一串電池單元串中一電池單元C強之最大 5 201230633 功率點輸出電流處於一電流井（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C㈤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弱造成可能之損害，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弱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 模組提供旁路二極體以通過近乎一打電池之「六伏特 _ 6 201230633 (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-DC)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4〇〇8，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★文 能模組的潛在功率產能亦被總和於匯流排中而+ I、、， 與分佈方式有關議題’係為每一平板電壓轉換器架 使得此架構只有在電池板位階中才有助於達到Mpp°，^曰 在單一電池單元位階時就無法作用之如此結構。舉=是 言，即使是-電池板中之單-電池單元損壞或是部 蔽，則整個電池板可能就不再傳送1他雷、冰留_ ^ /、电必早兀全電位 率。電池單元也可能因為製造變化而出現不匹配狀沉，力 如不同的污潰或老化都如同損壞及陰影。美國 ’ ’例 公開號第2009/0020151號提出利用區域棘1 4案
付狹器以驅動W 聯方式連結之DC或AC功率總和匯流排的變化方案#亚 尚有另外一個方案揭露於美國專利φ 士主农 ' 2008/0236648 寸π〒叫案公開號第 ……號中m伏電池單元群組所產出之功率 被饋入於個別地MPPTDC-DC轉換器，以漆 7千 ° 座玍弋值之—電 7 201230633 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， 並導致接面因而分離。舉例而言，請參閱期刊論文 8 201230633
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，用以由一電子供電源擷取電能之一開 關電路，係包含.（1)一輸入蟑，用以電性搞接於此電子供 負載；（3)—第一開 電源；（2) —輸出埠，用以電性相接於— 關裝置，係建構以切換於其導通狀態及其未導通狀態之 間，得以由輸入埠轉換電能至其輸出埠；（4)一中間開關節 點，係為部分由於第一開關裝置切換於其導通狀態及其未 導通狀態之間以轉換於至少二 一不同電壓階層之間；及（5)
節點上一電壓之平均值。
輸入端與中間開關節點之間， 開關裝置，電性耦接於第二 I當第一開關裝置位於其未 9 201230633 導通狀態時，適用以對流經第一輸出端及第二輸出端間之 電流提供一路徑；及（5)—控制器，建構以控制第一開關裝 置之開關以回應通過第二開關裝置之一電壓之平均值之變 化，以使得由電性耦接至第一輸入端及第二輸入端之一電 子供電源所擷取之電能量係為至少實質上最大化。 於一實施例中，用以由一電子供電源類取電能之一開 關電路，係包含：（1)一輸入埠，用以電性耦接至所述電子 供電源；（2)—輸出埠，用以電性耦接至一負載；（3)—第一 開關裝置，建構以切換於其導通狀態及其未導通狀態之 間，並用以由輸入埠轉換電能至輸出埠；及（4)一控制器， 用以控制第一開關裝置以最大化通過輸出埠之一電壓之平 均值。 於一實施例中，用以由一電子供電源擷取電能之一開 關電路，係包含：（1)一輸入谭，用以電性耦接至此電子供 電源；（2)—輸出埠，包含一第一輸出端及一第二輸出端， 用以電性連接至一負載；（3)—第一開關裝置，建構以切換 於其導通狀態及其未導通狀態之間，並由輸入埠轉換電能 至輸出埠；（4)一能量儲存裝置；及（5)—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電子供電源 擷取之電能量。所述之開關電路係建構以當一電子供電源 電性耦接於輸入埠並且不能提供足夠之功率以操作此控制 器時，且可於輸出埠取得電能時，則（1)能量儲存裝置可重 複地由第一輸出端及第二輸出端取得能量以進行充電，且 (2)此控制器至少部分地由能量儲存裝置中所儲存之能量 10 201230633 取得電能。 於一實施例中，用以由至少二番7 , 也子供電源擷取電能之 一開關電路，係包含：（1)第一輸入垃咕 早、第二輸入蜂及一輸 出埠；（2)—第一次電路，包含一第〜 開關裝置，適用以切 換於其導通狀態及未導通狀態之間， 帝 乂由弟一輸入埠轉換 里 硌，包含一第二開關裝 馀一认合 、禾導通狀態之間’以由 第二輸入埠轉換電能至輸出埠；及 ,.s . .. 控制器，適用以控 制至少第一開關裝置及第二開關裝 ^ ^ 上最大化由電性耦接通過第一輪入—換以至乂只質 性輕接通過第二輸人埠之—電子—電子供電源與電 於輸出槔之-負载之電能。、/ 原所轉換至電性麵接 於一實施例中，用以由至少二 -^ έΑ , ^ ^ . 一电子供電源擷取電能之 糸統，係包含：〇) 一降壓升壓 ^ 及—輸出埠，此降壓-升壓轉換器可運作β 輸入埠 化由電性純至輸人料-電子^^至少實質上最大 吾.η "^源所摘取之一雷能 里，及（2)—開關電路，包含一輪入 此 以至少奋；W· μ曰 此開關電路可運作 所由電性_至輸Α埠之—電子供電神 所擷取之電能量。此降壓_升壓轉 冤原 戎Φ W· * A 之輸出埠係以串聯方 '电性耦接至此開關電路之輸入埠。 關電Γ:Γ列中’用以由一電子供電源掏取電能之1 =電路’係包含：⑴-輸人埠，用以電性純至此電子= “源、及一輸出埠，用以電性耦接於一 、 -置及第二開關裝置，係以串聯方式 11 201230633 埠，（3)第二開關農置及第四開關裳置，係以 補通過此輸出蟑；（4卜能_存:方式電性 性搞接至第一開關節點：-串聯方式電 置即點係為位於第—開關裝 ㈠衣 之-節點，且第二開關裝置節點= 制器係可運作以控制第—開_置\/)·；控制器。此控 開關裝置及第四開關穿置之.軍二、弟·裝置、第三 之-第一丄Τ Ι以致使⑴於此開關電路 第刼作核式中，第一開關|置 量儲存電感器整體如—降壓轉換器般運作，以 電源轉換至負載之電能;及⑺於“關電 一第二#作模式中，第三開關裝置、第四開關裝置及 此，儲存電感器整體如一升壓轉換器般運作，以至少實質 上最大化從電子供電源轉換至負載之電能。 於一實施例中，用以操作耦接至一電子供電源之一開 ^裝置以致使從電子供電源擷取至少實質上最大化之電能 虽之方去，係包含下列步驟：（”重複決定於此開關電路之 一中間開關節點上一電壓之平均值；（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，則調整 此開關電路之一開關裝置之一工作週期於一第一方向；及 (4)如果此最新平均值小於先前平均值’則調整此開關裝置 之此工作週期於一第二方向，此第二方向係相反於第一方 向。 12 201230633 於一實施例中，用以操作接合至一 載之-開關電路之一方法’係包含下列步驟:、負 電路之一第—操作模式中，控制此開關電^開關 裝置之切換以至少實質上最大化由此電子供電=關 負載之電能量；及（2)於此開關電路之—第 ^換至此 對由此負載流人通過此開關電路之電流提供二=式中’ 於一實施例中，用以操作輕接於-電仰^路經。 ，電路以至少實質上最大化由此電子供電源所開 量之方法，係包含下列步驟：⑴重複 、D之電能 運作特徵·，(2)比較此運作特 ：電路之- 之-先前數值;⑺如果此運作特徵與此運作特徵 特徵之先前數值，則令一最大功 ▲值大於此運作 路於—第一方向;及(4)如果此運作特開關電 運作特徵之先前數值，則m μ最新數值小於此 關電路於m 取大功率點追㈣整使此開 於—實施财，心操作—開 電路包含-輸入埠、一輸出槔、一：方法’此開關 開關裝置、及一第- m里儲存裝置、一第一 此方法包含下列係電性轉接通過此輸出埠， 中’控制於其導通狀態及其未導 作模式 之切換，以由輸人埠轉換電能至輸㈣關裝置 路之-第二操作模式中，（i)由包含此輪出=)於此開關電 能罝以對此能量儲存裝置進行充電.車 電路擷取 儲存震置中之能量以致使此第二開關0置 ==於能量 衣置於其導通狀態下 13 201230633 運作。 【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掘取之電能量，例 如：一光伏裝置、一電池、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 之個別接面、或是包含數個電性連結置光伏電池單元之群 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， 14 201230633 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,耦接至所對應之一電子供電源402、及 一輸出埠408，電性耦接至一負載。如下所述，每一開關 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402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載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就如同負載410,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，舉例而言， 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。選擇性地， 輸出電路電感416係主要或全部由互連電感所組成，即為 導線之電感或是其他導體，如匯流排閂連結元件（例如輸出 槔408、負載410)，以形成輸出電路412。舉例而言，第 41圖顯示一電子供電系統4100，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， 15 201230633 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 通道金屬氡化物半導體場效電晶體（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET)、如一側向 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20 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。於〆高切換頻率（例如：至 少20 kHz)下運作之開關裝置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：於輪入 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20 kHz之較高頻率中以最大化傳送至負載41〇之電能。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 16 201230633 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4〇2 效率可藉由增加切換頻率所增加，這是因為連波電、々旦、南 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41〇之電< 量。於一些實施例中之開關電路404及電子供電源4〇2匕 最大功率轉換會發生於第一開關裝置418之切換頻率約^ 500 kHz至800 kHz之範圍。於一高頻率下運作之開關穿 置418，例如至少200 kHz ’亦可具有可使用相對小 '不二 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_ & 多層陶瓷電容器所過濾掉。與慣用之MPPT系統相反f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$。 於—些實施例中，每一個第一開關裝置418於各自固 定頻率下切換，且於兩埠406, 408間之功率轉換可藉由脈 衝免度調變（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 17 201230633 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4〇6 至埠408之電能轉換。 於一些實施例中，其中開關電路4〇4藉由pwM所控 制，每-第-開關裝1418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—開關電路4〇4所產生 之連波電流至少部分地刪除掉由每一其他開關裝置4〇4所 產生之連波電流。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= 418的開啟藉由從其他第一開關裝置418的開啟之12〇声 相位所取代。於另一些實施例中，切換頻率係有目的地二 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^個 開關電路404之輸出埠408係以串聯方式電性麵接，則# 每一開關電路404之切換頻率為亂數時，相較於它們為^ 步切換時，所輸出電流量1〇之漣波可藉由以N的方根因 子減少。於一些實施例中，切換頻率係允許以藉由開關事 置404之實例間之至少百分之十所改變’以助於達到於祀 多實例間之切換頻率的有效亂數。舉例而言，如此對切^ 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—_ 18 201230633 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淳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 對應之第一開關裝置418分離中間開關節點420。耦接於 開關電路之一變壓器之範例係於下方描述，並對應於第7 圖。 每一開關電路404額外包含一控制器422，係控制第 一開關裝置418之切換以至少實質上最大化由其所對應之 電子供電源402所擷取之電能量，例如藉由調整第一開關 19 201230633 裝置418之工作週期。特別是，雖然輸出電路電流Ιο可由 於因子的變化而依時間改變，例如於負載410端之改變， 控制器422操作更快過於電流1〇所能達到的改變。因此， 輸出電路電流1〇可被視為近似於連續於第一開關裝置418 之工作週期之改變與主要從於開關電路電流輸出電壓Vo 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1〇與Vo_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404中之損失。因此， 控制器422調整第一開關裝置418之工作週期以至少實質 上最大化Vo_avg。藉由最大化Vo_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實際上為一直流（DC) 電壓，且控制器422藉由直接調整Vo以決定Vo_avg。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與一功率執(power rail) 424間之一電壓。於 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Vo_avg來推導得出）得以 最大化Vo_avg。功率軌422依據於開關電路404之架構可 分為一正向功率軌或一負向功率軌。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 20 201230633 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，Vy 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Vo_ avg以最大化由其所對應之電子供電源402所擷取之電能 量（例如：藉由最大化Vy_avg，其以Vo_avg所表示），假 設1〇於第一開關裝置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MPPT功能，並無功率計算之 需求，藉此潛在地使開關電路404不需要功率計算硬碟、 韌體、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404之一 些實施例係可因此相較於先前技術中之典型MPPT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MPPT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404 並不排斥包含如此之機能。舉例而言，開關電路之另一實 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410導致輸出電 路電流1〇急速之變化。如同另一範例，開關電路404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操作更快於輸出電路電流1〇之 21 201230633 變化。特別是，藉由一給定比例之工作週期改變，Ιο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402之ΜΡΡ， 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402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402擷取 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 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419之一旁路電晶體），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1〇提供一 22 201230633 路徑以繞過此開關電路，以致使其他開關電路404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1〇提供一旁路路徑。 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，典型上 係藉由使用此開關電路於當其所對應之電子供電源402之 輸出電能太低無法提供足夠電能至負載410端，但具有足 夠之電能以運作控制器422的時候。於此旁路模式中，控 制器422使得一開關裝置並聯於二極體419以提供1〇 —旁 路路徑。選擇性地，一開關裝置表面上位於零電壓，例如 一空乏式電晶體，其可以並聯方式設置於二極體419或取 代二極體419以提供一低壓降旁路路徑，並藉此致使此旁 路模式可運作，甚至於供電源402之輸出電能太低而無法 使控制器422運作的狀況下，因而使得三種狀態模式不再 必要。當可使用此旁路模式時係通常傾向於使用三種狀態 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 23 201230633 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 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。 24 201230633 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個電子開 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 示之第一開關裝置418，並電性耦接於第一輸入端510及 中間開關節點526之間。每一開關電路504更包含一第二 開關裝置534及一控制器536，係建構以控制第一開關裝 置532及第二開關裝置534之運作。第二開關裝置534係 電性耦接於第二輸入端512及中間開關節點526之間。於 另一實施例中，第二開關裝置534得以所連結之二極體取 25 201230633 代’以使得當正向偏壓時，雷户ΛA/_ 电仙由中間開關節點526流經 此二極體至正極輸入節點52〇。 開關電路5G4相對於傳統降壓型式㈣為反向，在於 其輸出（輸出端522, 524)係電性搞接於正極輸入節點52〇 及中間開關節•點526之間’用以取代由中間開關節點— 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，用以取代第二開關装置534，作動如一 控制開關。開關電路504具有—開關節點電壓Vy5，其類 比於第4圖所示之開關節點電壓，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5〇4 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。v〇5_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’第二開關裝置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 開關裝置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 532 ’電感540避免電流；[〇5突如其來地變化。第二開關裝 置534因此開啟以對電流ι〇5提供一路徑，使之降低’直 到電流1〇5達到零或第一開關裝置532重新開啟兩者之一 種達成為止。因此，第一開關裝置532及第二開關裝置534 共用運作以從輸入埠506轉換電能至輸出埠508。 於一些應用中’開關電路504之反向降壓塑式拓墣較 26 201230633 優於一非反向降壓型式拓撲。特別是’被理解於很多應用 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 ’而不疋第一開關 裝置534 ’作為控制開Μ，就如同典遭上將第一開關裝置 532植入作為一 Ν通道MOSFET，車交為第一開關裝置534 簡單。Ν通道MOSFET通常優於Ρ通道M〇SFET ’這是因 為N通道MOSFET通常相對於P通道M〇SFET具有一較 低通道電阻。 於第5圖所示之實施例中，開關轉換窃504不包含一 獨立式能量儲存電感器。取而代之，開關轉換益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500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500之—實施 例，其中電感540包含互連電感4202。例如，第—開關裳 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，，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）’並以串聯方式電性輕接於其輸出端 522, 524，使得開關節點電壓Vy5不同於V〇5。 27 201230633 於第5圖所示之實施例中’開關電路5〇4亦未包含一 輸出過濾電容器通過個別輸出端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滤電容器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 為，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5〇2之特性以通 過每一電子供電源502，舉例而言，如果電子供電源502 係為一光伏裝置，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MPPT之間之交換。具體上， 大數值之電谷器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。第一開關裝 置532及第一開關裝置534之一切換頻率亦可被增力σ以降 低漣波電流量，並藉此提高光伏裝置之效能。雖然所顯示 之電谷态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。 28 201230633 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—avg之一變化: 如第4圖所不之電子供電系統4〇〇，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之一些實施例係建構 以致使第二開關裝置534連續地對分路輸出端522, 524導 通’藉此分路至輸出埠508，並且當電子供電源502之產 能為低電能或無電能的狀態時，可對流經供電源502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5 02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 裝置中之功率損失，且避免對此光伏裝置造成損害之可能 性。需注意的是，將具有第二開關裝置534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500的 效率，其中第二開關裝置534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6〇〇，係為電子供電系統毛 29 201230633 400之另一實施例。系統600係相似於第5圖所示之系統 500，但是，系統600之開關電路具有一標準（未反向）降壓 型式拓墣，以取代一反向降壓型式拓墣。系統600包含N 個電子供電源602、及各自所對應之一開關電路604電性 耦接至每一電子供電源602，其中N係為大於一之整數。 每一開關電路604包含一輸入谭606 ’係包令—第一輸入 端610及第二輸入端608，分別各自電性耦接於電子供電 源602之正極端614及負極端612。第二輸入端608及負 極端612係形成為一負極輸入節點616之一部份，且第一 輸入端610及正極端614係形成為正極輸入節點618之一 部份。每一開關電路604更包含一輸出埠620，係包含一 第一輸出端622及一第二輸出端624。第一輸出端622電 性躺接於負極輸入節點616，且第二輸出端624電性搞接 於中間開關節點626。輸出埠620以串聯方式電性耦接於 一負載628 (例如：一反向器）以形成一輸出電路630。 輸出電路630包含一電感632，雖然圖式中顯示為單 一電感器，但是，是可以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結元件（例如：輸出埠620)以形成 輸出電路630。舉例而言，第43圖顯示電子供電系統4300, 係為系統600之一實施例，其中，電感包含互連電感4302。 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包含一第一開關裝置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 30 201230633 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61 〇之間。一控制器638控制第一開關裝置634 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620。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 以控制輸入皡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—開關裝置634提供 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，流經此二極 體之電流由負極輸入節點616流至中間開關節點626。開 關裝置604具有一開關節點電壓Vy6，係位於中間開關節 點626及負極輸入節點之間、或是中間開關節點626及負 向功率執616之間。於一實施例中’其中開關電路604並 不包含一輸出過濾器’如第6圖所示，開關節點電壓vy6 係相同於開關電路輸出電壓Vo6。 開關電路604與第5圖所示之開關電路504運作相 似’特別是，控制器638調整第二開關裝置636之工作週 期以至少實質上最大化一 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可月b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並未包含一輸出過濾器，控制器638藉由最大化Vy6 31 201230633 之平均值以間接地最大化V〇6。於—此 am —人 ^ , 些貫施例中’開關電 路604 ^ -輸出過滤器且佩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佩。 如雨文令對應於第4圖的描述内容 所述’開關電路404 之-些實施例包含一變壓器’例如用以 或用以由各自所對應之電子源提高 于、、巴、、象 风门电緩或降低電壓。舉例 而吕，第7_示之—電子供電“鳩，係為電子供電 二實施例’其中開關電路7〇4具有-絕_。 糸=700包含N個電子供電源7〇2及開關電路斯，立中， N為大於-之整數。每一開關料7()4包含—輸入璋观， 係電性㈣於各自所對應之—電子供電源他，且每一開 =:4包含一輸出埠7〇8。輸出痒7〇8係以串聯方式 電性祕至-負载71〇 (例如：一反向器） 路，其後係以輸出電路712表示。每— t于閉電 ,^ ^ π 可開關電路704係藉 由各自束大之輸出電壓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。 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（is〇lati〇n 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 32 201230633 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係顯示為一光柄合器（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具有一拓墣，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704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4400，係為系統700之一實施例，其中電感 714包含互連電感4402。 系統700之另一些實施例中，開關電路具有一拓墣， 其不要求一輸出電感器，係包含：返馳型式拓墣、反向之 半橋型式拓墣、反向之全橋型式拓墣及電流回饋拓墣，但 並不以此為限。於如此之拓墣，如果負載710包含電容（例 如：輸入電容，於此範例中負載710係為一反向器），輸出 33 201230633 電路712之互連電感係優先依據如此電容工作以形成一額 外之過濾器。 第45圖係顯示一電子供電系統4500，係為電子供電 系統700之一實施例，其中，開關電路704具有一正向型 式拓墣。系統4500包含N個電子供電源4502、及各自所 對應之一開關電路4504，係電性耦接至每一電子供電源 4502，其中N係為大於一之整數。每一開關電路4504包 含一輸入埠4506，係包含一第一輸入端4508及一第二輸 入端4510，分別各自電性耦接至電子供電源4502之負極 端4512及正極端4514。第一輸入端4508及負極端4512 係形成為一負極輸入節點4516之一部分，且第二輸入端 4510及正極端4514係形成為一正極輸入節點4518之一部 分。每一開關電路4504更包含一輸出埠4520，係包含一 第一輸出端4522及一第二輸出端4524。輸出埠4520係以 串聯方式電性耦接至一負載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。 每一開關電路4504包含一變壓器4530，例如：用以 提供於電子供電源4502與負載4526間之電性隔離、及/ 或用以提高或降低電子供電源4502之電壓。舉例而言，變 壓器4530可被用以提高於輸出埠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係電性耦接於第二輸出端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，係電性耦接於第一開關節點 34 201230633 4534與第輪出端4508之間。一控制器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454〇係電性耦接於第一 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—實施例中，一或多個二極體4542, 4544係以 各自之開關褒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ι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ν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 此，最大化之Vo45係為至少實質上最大化開關電路4504 之一輸出功率及從電子供電源4502所擷取之功率。於這些 實施例中’開關電路4504並未包含一輸出過濾器，控制器 4538藉由最大化開關節點電壓Vy45之平均值以最大化 Vo45_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包含一輸出過濾 35 201230633 器則Vo45因而為貫際之一直流電壓，控制器μ%可任 選為直接監測並最大化γ〇45。 於第45圖所示之實施例中，每一開關電路標利用 輸出電路4548之-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 電感杰及/或由導線之電感所得出之互連電感、或其他導體 連紇元件（例如.輸出埠4520)以形成輸出電路4528。 於這些貝k例中’係要求輪出埠45〇6及輸出埠452〇 間之电性隔離（並因而達到電子供電源45〇2及負載4526間 之電性隔離），控制器4538係電性參考輸入埠45〇6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45〇6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 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38〇2 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， 36 201230633 係電性參考於輸入埠3802並接收藉由一光耦合器381〇所 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8〇〇 是可適用於其他開關電路實施例中。 控制器800包含輸入端802, 804以接收一開關節點電 壓（例如：Vy5)、或任選一開關電路輸出電壓（例如：Vo5)， 於此範例中之輸出電壓係為一直流電壓。控制器800任意 地包含一過濾器806以減弱此開關節點電壓之交流分量。 於一些實施例中過濾器806亦包含取樣電路（圖未示），於 另一些實施例中，一類比轉數位轉換器電路產生通過輸入 端802, 804之一電壓之平均電壓之數位訊號表示樣本。過 據器806之輸出端、或如果沒有過濾器806時之輸入端802, 8〇4係藉由控制訊號產生器808所接收。控制訊號產生器 8〇8產生一訊號810以開啟或關閉一或更多開關裝置（例 如：第一開關裝置532)以最大化一開關電路輸出電壓之平 均值（例如：Vo5_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，每一訊號對應於各自之開關裝 4°驅動電路812驅動一或多個開關裝置以回應訊號810。 舉例而言，於開關電路504之一範例中（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。 37 201230633 控制器800更包含一或多 以操作控制器綱。於仏電阜心接收功率 浴r 二夏知例中’控制器800句合一 偏壓供電埠8i4用以接收由 屯卞1、电源502所獲得之電功 於如此之實施例中，控制器_係至少從電功率源502 得到邻刀功率以使得不需要另外的供電源。控制器8⑻亦 可建構以包含一第二偏壓供電埠816以從更多開關電路 504之一的輸出端接收電能（例如：由通過負載之節點 546,548間所接收）。舉例而言，於如此之實施例中，驅動 電路812係、先由電子供電源、5G2取得電能，並接著當開關 電路5 04運作時由開關電路5 〇 4之輪出端取得電能。由通 過串聯之開關電路5〇4的電壓所供電之控制器8〇〇可因為 2此之電壓典型上高於電子供電源502之電壓而令人滿 意，且:高電壓可助於控制開關裝置（例如：第一開關裝置 532及第二開關裝置534)。於一些實施例中控制器8⑻ 包含一偏壓供電埠818外加於偏壓供電埠814, 816、或取 代偏I供電埠814，816。偏壓供電埠818係用以接收從另 -供電源820之電能，例如：能量健存裝置(如一電池）或 一備用電源供應器。舉例而言，供電源820可為一電池（例 如可重複充電電池），當電子供電源502之電壓太低無 法令控制器運作時用以運作控制器_。於—些實施^ 令，一供電源820供電予數個控制器8〇〇。於再一些實施 例中，控制器8〇〇可藉由一串由二或多個電子供電源皿 之叠合所取得電能以提供^夠之電壓，甚至每—控制器係 追縱僅一單一供電源之Mpp。 38 201230633 时於一些實施例中，控制器800更包含-控制器電源供 應器822用以轉換或調控由用以藉控制器800之元件所使 用之或^個偏壓供電埠（例如：埠814，816，818)所接收 之電功率例如.驅動電路812及/或控制訊號產生器808。 舉例而言’控制器電源供應器822可包含-開關電容器轉 換器或線f生。周節益，用以提高或降低由電子供電源5〇2所 獲知之電疋，並藉由驅動電路812之使用以驅動一 η通道 場效電晶二之閘極。如另一範例，控制電源供·應器822可 匕έ °周節态用以提供一已調節之供電源以控制訊號產生 器 808。 控制器808之一些實施例更包含_ synch端822以 同步二或多個控制器800之運作。舉例而言，SYNCH端 822可被使用以同步並相位偏移於控制器8〇0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 啟動以增加系統輸出電壓達到此系統負載要求之程度。於 一些實施例中，SYNCH端822係辆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。 在此所討論之開關電路控制器之一些實施例（例如：分 別顯示於第4圖至第7圖之控制器422, 536, 638或722)， 係可調整開關裝置工作週期以即時回應於連續樣本之開關 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結合所 改變，例如：基於兩個連續樣本平均開關節點電壓值之記 39 201230633 號及/或數量。舉例而言，第9圓翻+田丨、，丄 乐9圖顯不用以由一電子# 所擷取之钱、並基於1關節點電壓之 連捧ς 本中的變化以使用-開關電路之方法_。雖然方:、= 根據第5圖所示之電子供電诉 _0"θ θ原〇〇及第8圖所示之控制器 800永a寸β(^ 5兒明’但疋，方、、表并土、上 法900並未被限制於這些實 例0 ' 於y驟9 0 2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。如此步驟之範例中，馨 電路806 (第8圖）決定開關節點電壓Vy5之—平均值並且 將此平均值作為樣本（第5圖）。於步驟9()4，於步驟搬 所決定之樣本平均值係與先前決定之樣本平均值作比較。 舉例而5，控制§fl號產生器8〇8可比較從過濾器8〇6得到 之最近之樣本平均值與從過濾器8〇6得到之先前樣本平均 值。於作決定之步驟9〇6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前之樣本平均值時，一控 制開關之工作週期係於步驟908中被改變於一第一方向， 其中’此第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91〇中被改 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906-910之一範例所 不’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 40 201230633 樣本平均值間為減少，並且Vy5之一最新之樣本平均值少 於Vy5之一先前之樣本平均值，則控制訊號產生器808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10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所擷取之電能量。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 輸出電能。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 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D2， 且控制訊號產生器808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504之運作點向右上至其輸 出功率曲線，如第10圖所示之箭頭1002。由於工作週期 41 201230633 之最後變化（由D1至D2)會導致於輸出電能之增加，控制 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並決定如此改變導致開關電路5〇4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5〇4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504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D6,並決定Vy5_average 及輸出電能如一結果般地降低，如第14圖所示之箭頭 1402。 控制訊號產生器808接著增加工作週期以試圖移動返 回向上至輸出功率曲線。控制訊號產生器808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 42 201230633 於工作週期中改變所造成之一特定量之變化，其可被包含 於此開關電路504係運作於至少近似其輸出功率曲線之最 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504以運作於其目前之運作狀態下。然而， 控制訊號產生器808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Vy5_ average。於一些其他實施例中，控制訊號產生器808可繼 續調整工作週期，即使當工作週期接近於Dmp時亦可繼續 調整工作週期，以致使工作週期接近Dmp並具有較低損失 之效能。 使用具有開關電路404之方法900可去除對於整體 MPPT之需求。如第10圖至第14圖對應之範例所示，每 一開關電路之功率對電壓之曲線及功率對電流之曲線係典 型上具有一單一區域最大功率點之良好表現，係亦為此開 關電路之整體之最大功率點。對照包含開關電路404之一 系統，其實施方法900將典型上具有一單一最大功率點， 藉此去除對於整體MPPT之需求，並且更加簡單化及低成 本。同樣地，缺少複數個最大功率點消除了一 MPPT系統 固定於一區域最大功率點之可能性，其中，區域最大功率 點係小於一整體最大功率點。 於方法900中，工作週期並不需要於每一步驟間之相 43 201230633 同數量中都被改變。舉例而言，於一些實施例中，當開關 電路504運作於其輸出功率曲線之一相對低點時，工作週 期藉由相對大之數量所改變，並且當開關電路5〇4運作於 其輸出功率曲線之一相對高點時，工作週期藉由一相對小 之數量所改變。於一些實施例中，控制訊號產生器8〇8由 於Vy5一average中之改變量求出控制電路504運作於其輸 出功率曲線上。典型上’於Vy5_average中之大改變係指 開關電路504運作於其輸出功率曲線中之一陡峭區域，藉 此表示低輸出功率，且於Vy5一average之小改變係指開關 電路504運作於其輸出功率曲線中之一相對平緩區域，藉 此表示一相對高輸出功率。亦需理解的是，一些實施例使 用先前決定之最大功率點運作狀態以更快發現一目前之最 大功率點運作狀態。舉例而言’控制訊號產生器8〇8可被 建構以初步設定工作週期於一功率上升步驟之後至一數 值，係對應於先前之最大功率運作。 此外，於一些實施例中，控制器啟動時間是指於控制 器800開始控制工作週期於開關電路功率上升之時間於 此時間點控制器係鬆散地被控制以致使每一開關電路將近 似於在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 可月性。舉例而言，於—些實施例中，控制器啟動時間係 允。午以藉由至少於控制器8〇〇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。 44 201230633 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 △ //八低於△乃，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）之輸出槔之電流輸出變化（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) /及=，（3) 為此輸出璋之電流輸 出之一最大預期值（例如：1〇5之最大預期值）；（4) 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) ΔΟ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 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POWER(k)及POWER(k-l)分別 45 201230633 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。P〇WER(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產生二個輪 出訊號POWER(even)及POWER(odd)，係為過濾後之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 POWER(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， POWER(even)將表示為 POWER(k-l)，且 POWER(odd)將 表示為最新之樣本POWER(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以過遽Vy5以輸出POWER(even)。一第二過滤 器包含一電阻器1602及一電容器1606以過濾Vy5以輸出 46 201230633 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，每一過滤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之過濾數值產生樣 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儲存樣本化且過濾之Vy5用以輸出p〇WER(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1500 (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P〇WER(k)係大於 POWER(k-1) ’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15〇6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]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POWER(k-1)，且最後於工作週期之變化導 47 201230633 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—輪 出訊號1510以標示一期望之工作週期。充電泵電路15〇8 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 复。然而’於工作週期之每一增加或減少之尺寸並非—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PW1V[電路 1512 ’係產生PWM訊號1514以回應訊號1510。於—此 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鈴（ringing)。PWM訊號1514係 氣接以驅動電路，例如第8圖所示之驅動電路812。 於另〜些實施例中，控制訊號產生器1500之—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 媒體中之軟體或勤體形式之指令所取代。再者，於 f施例中，—共同控制器（例如：微控制器）係用以控制: =開關電％。共同控制器可助於複數個開關電 、門關雷’ 制器可建構以致使開啟或關閉每 开 之控制開關係對於每一其他控制開關具有相 移以降低漣波電流量。如同另一範例，共同控制 48 201230633 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圖顯示過遽次系統53〇〇，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 遽次系統5300於本文僅針對開關電路5〇4 (第5圖）進行討 論係為了簡化，但是，過濾次系統53〇〇是可使用在此揭露 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52〇，526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 及電谷器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係耦接至一取樣持有電 路(sample and hold circuit) 5324，此取樣持有電路 5324 包 含一開關5 3 2 6及·電谷益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 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—avg等同於Vy5之平均值， 且取樣持有電路5324過渡整合電路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。開關諧波之任何失真係藉由環 49 201230633 繞過濾、次系統5_之負向反饋迴路533 系統5300通常設定^、击 矛、過濾次 又疋陕速，且於一些範 如同一單一取樣週期。 竹」陕速设定 '〖、逮设定時間係通常令人滿咅，就 如同其允許開關電⑬504⑥一高頻率下Γ揭1尤 Vy5__avg，藉此潛在地允 侍樣本 被改變以提升更快的Μρρτ。 〇頻率下 如上所述’在此所描述之開關電路之一此 數個操作模式。如此之—此λ二實靶例具有 之雪林^ 例少部分基於電性搞接 電子i、電源之-輸出電壓（例如：電子供電源術 出電壓）以改變其操作模式。舉例而言，第17圖所顯= 關電路504之-實施例之操作狀態或模式之—狀態示^ 1700係預期用以從電性輕接至其輸入埠鳩之各自所 之電子供電源502之主要運作或完整運作。如此實施例二 開關操作模式如同輸出電壓Vin之函數，係為介於正極輸 入節點520及負極輸人節點518、輸間之電壓、輸出電二 及溫度。 w 依據功率提升，開關電路進入—三種狀態模式17〇2 並維持於三種狀態模式1702直到Vin低於一臨界值l〇。 當Vin低於Lo時，Vin則會太低而無法使控制器5%維持 可靠運作。於三種狀態模式1702中，第一開關裝置532 及第二開關裝置534會關閉，第二開關裴置幻4可不管於 三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 M〇SFET，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 50 201230633 體與-減裝置並聯’藉此助於降低整體％ 花費。選雜地，-二極體可被設置與開關電路之 並聯，以提供几餘於開關電路失誤的例子中。 如果Vin大於或等於L。，關關電路從三種狀態模式 1702轉換至-旁路模式削4。輸出電壓的範圍藉由旁路模 式1704所圍繞，Vln則足夠大以穩定運作開關電路刪之 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 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-開關裝置532維持關閉狀離，而第 二開關裝置534維持開啟狀態，並藉此分路輪出璋姻。 因此，於輸出電路530之電流藉由第二開關裝f 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_current Hmit 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（〇TL)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 51 201230633 化開關電路輪出電能’就如同上文對應於第1。圖至第14 圖敛^於一些實施例令，係可必須包含一軟開機模式 ”於:路拉式17〇4與Μρρτ開關模式17〇6之間，以避免 輸出電壓及/或輸出電流過衝（〇versh〇〇t)。如果於Μρρτ開 關模式1706中Vin下降低於L1，係大於L〇但低於L2， 開關電路會轉換至旁路模式17〇4。如果τ達到〇TL或 疋1〇5達到0CL時，開關電路亦將從ΜΡΡΤ開關模式1706 轉換至旁路模式1704。 於一些實施例中’如果於ΜΡΡΤ開關模式17〇6中vin 下降低於L2 ’工作週期係任意地緩慢降低直到Vin恢復提 =高於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17〇4兩 者其中之一狀態為止。當工作週期係以此模式緩慢降低， 開關電路係從輸入供電源擷取之輸出功率及電流通常會減 少。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 5 〇4 ’需理解的是’在此所討論之其他開關電路亦可建構以 運作於類似之模式下。此外，亦需理解的是，開關電路5⑽ 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， 、 ^ 乃~~'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，例如一空乏式雷曰 %曰日體 52 201230633 (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，並當過低而 無法達到電能擷取功能時，導通電流且提供輪 一旁路路徑。第39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39〇2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17〇〇之一模式。 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，藉此致使可藉由最大化開關電路輸出電壓之平均值所 達到MPPT。選擇性地，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—之整數。舉例而言，電子供 電源1802係為光伏裝置，例如個別之光伏電池單元、一多 接面光伏電池单元之個別接面、或是包含數個電性輕接至 光伏電池單元之次模組或電池板（例如：以串聯方式及/或 並聯方式電性麵接至光伏電池單元）。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 53 201230633 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 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1804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 54 201230633 中:包含兩個開關電路18〇4並分別藉由pwM所控制，每 一第-開關裝置18〇4之開啟係藉由每—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_之事例中改變，藉此助於降低由 於同時卩·複_開_路刚4所產生之毅電流及瞬 變電流。 每一開關電路1804更包含—電流監測次线1818係 建構以測量流出其輸出埠觀之電流量。雖然電流監測次 系、’先1818係代表性地顯示如同一分離元件，但其可任意地 j整合或共同運作至開關電路腿之另一元件中。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 關破置1814 ‘通電流時感測通過第一開關裝置“Μ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V。可由於各種因子的變化而隨著時間 改變’例如於負載1810中之一變化，控制器i8i6係操作 更决過電[V。可達到之變化。因此，輸出電壓V。可被考 量為固^介於第-開關裝置1814之工作週射之連續變 化，且於開關電路輸出功率之任何變化皆因而導致僅由 Ιο一avg中之變化所得’就如同輸出功率係由電流k_avg與 Vo相乘所得。控制器1816調整第一開關裝置MM之工作 週期以藉由最大化開關電路輸出電流1〇之平均值(i〇_av幻 以至少實質上最大化由電子供電源職操取之電能量。藉 由最大化Ιο一avg，開關電路輸出功率（就如同由電子供電 55 201230633 1802所擷取之電能）則可至少實質上被最大化。由電子供 電源1802所擷取之電能將與開關電路之輸出功率相同，並 扣除於開關電路1804中之損失。因此，控制器1816係藉 由最大化Io_avg以至少實質上最大化由電子供電源1802 之電能。需理解的是，對於如此之MPPT函數係不要求計 算功率，藉此潛在地將開關電路1804從要求功率計算之硬 體及/或軟體中解脫。開關電路1804之一些實施例係可因 此可較習知之MPPT控制器更簡化及/或低成本。然而，於 另一些實施例中，開關電路1804決定電能從其各自之輸出 琿1808所傳送，例如為了達到更精準之MPPT、及/或於 負載1810造成Vo快速變化之應用中達到MPPT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 相對於其正常運作範圍量之一較小百分比所達到之Vo的 變化，理論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1820數值所提升、及/或藉由在一相 對快速比率下改變工作週期所提升，以致使Vo在限制地 機會對工作週期中連續的變化間進行改變。然而，為了達 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，此振鈐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 56 201230633 (弟8圖）之一牟播，甘+ 輸入一開關電路電、、，傕 控制訊號產生器係接收如其 圖中之叫，用以二P："T輸出電流值（例如：第18 者，控制考開關即點電壓或一輸出電壓。再 f 之一些實施例係執行類似第9圖所示之方 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推片_ μ 木進仃比對，並且令取代平均輸出電壓 之+均輸出電流係最大化。 、雖然輸出電路電容182〇係顯示為單一分離之電容器 並與負载1810並聯，但是，輸出電路電容器i㈣係可包 含於開關電路刪及/或負載181〇中之電容值。於一些實 施例中，輸出電容1820係内附於開關電路刪及 1810之中。 /只秋 第19圖顯示一電子供電系統19〇〇，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19〇4係為 第18圖所示之開關電路1804之一實施例，且每一開關電 路1904包含一輸入埠19〇6及一輸出埠19〇8。每一輸入埠 1906包含一第一輸入端1910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1902之一負極端 1914，而且第一輸入端1910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 57 201230633 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1904。第二 輸入端1912係電性耦接於一中間開關節點1920，並且電 感1918係電性耦接至電子供電源1902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1910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：一第一電感器電性耦接至連接端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，至少一部份如此之電感器係任意地磁性耦接以增加總 電感值。舉例而言，第19圖顯示聯結於開關電路1904(N) 之電感被分割成二個電感器1919，並藉由一磁心（magnetic core) 1921以達到磁性柄接。 於另一些實施例中，電感1918係内附於開關電路1904 之中，且電子供電源1902直接耦接至輸入埠1906。舉例 而言，電感器1918可電性耦接至第二輸入端1912與中間 開關節點1920之間。又如另一範例，電感1918係可電性 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 58 201230633 開關電路1904之中，至少一些如此之電感器係被任意地磁 性耦接以增加總電感值。 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，且各自磁流量亦精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。 每一輸出埠1908包含一第一輸出端1924及一第二輸 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 59 201230633
〜控制器1936係控制第一 3，以及一第二開關 1920與第二輪出端 開關裝置1932及第 一幵、I934之運作，兩者共同運作以從輸入埠i9〇6 轉換=能，輪出埠19G8。每—開關電路靡進—步包含 一電流測罝次系統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 不成一分離tl件’但其係可為開關電路19〇4之另一元件之 一部分、或是與開關電路19〇4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 里流入開關電路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 以至少實貝上最大化開關輸出電流Ιο 19之平均值（I〇 19 _avg)。開關電路輸出電壓（v〇19)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 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。 60 201230633 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 自之輸出電容器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 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5402 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之電壓所得之輸出電 流1〇19之平均值（Iol9_avg)。 電流測量次系統5400包含一第一組開關5406，5408 61 201230633 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54〇2被關閉時，一整合器 5416係整合於通過功率電晶體54〇2之電壓與通過一參考 電晶體5418之電流間之差值。當電晶體54〇2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係麵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 I〇19_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54〇〇係考量開關電路 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 P才1)’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Ιο 19一avg之平均值。此取樣持有電路用以 過遽整合器5416之輸出端5420 ’特別是，取樣持有電路 異有一正弦函數頻率以回應其取樣頻率及其諧波為零之狀 62 201230633 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—取樣循環一樣快。當允許開關電 路1904於一尚頻率下之樣本1〇丨9_avg，其快速設定時間 係通4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Μρρτ。 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18〇4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 串聯方式電性耗接在—起，以及於第Μ圖所示之電子供電 系統漏中’開關電路係以並聯方式電性祕在一起。亦 可建構電子供㈣糾時使㈣聯及並聯在此所揭露之開 關電路之實施例。舉例而t， 9πηπ 弟2〇圖顯示一電子供電系統 2000 ’係包含二個電池串2〇〇：> 2及2004，並以並聯方式電 性耦接至一負載2006。於另— 从丄办、L & 貫施例中’系統2000包含 外加電池串，並以並聯方式電 9ΠΛ9 . . Λ ”乃式冤隨耦接至負載2006。電池串 2002包含Μ個電子供電源2〇 甲 椋雷拇刼拉s 8、及各自之開關電路2012 係電f生_接至所述之Μ個電子你 女於一夕敫紅 供電源2008 ’其中Μ係為 大於一之整數，並且，開關電路 4雷袖紅拉1 2之輸出璋係以並聯方 式電性耦接在一起。同樣地， 供雪嗎9Π1Λ议办 电池串2004包含Ν個電子 i、電源2010、及各自之開關電 2014係電性耦接至所述 63 201230633 之N個電子供電源2010，其中N係為大於一之整數，並 且，開關電路2014之輸出埠係以串聯方式電性耦接在一 起。其中，Μ與N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2012, 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所擷取之電能量。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2018， 係用以共享每一開關電路2014之總量。雖然電感2016, 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 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2010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2100，係包含兩個電池 串2102及2104，並以串聯方式電性耦接至一負載2106。 64 201230633 每一電池串2H)2，屬包含三 所對應之一開關裝置211〇,係八子I、電源2108、及各自 源210 8。於〜電池串之數個電^別電性料至其電子供電 方式連接之電池串數量，是 供電源，就等同於以串聯 池串2咖，⑽中之每1 ^破改=°於—給予之電 聯方式電性耦接在一起。每〜峪2110之輪出端係以並 所示之開關電路18〇4之 開關電路211〇係為第18圖 關電路輸出電流之平均值得以至]丨係建構以藉由最大化開 供電源所擷取之電能量。於上 2108係為一獨立之光伏電池 母一電子供電源 之模組或電池板。 疋以形成一光伏電池單元 於一實施例中，降壓型式 並聯方式電絲接，低於電路之數個電池串係 響並聯電池串之運作。舉例而：，串二意運作可以負向 _ _ 。 係考罝第57圖，豆中 不一電子供電系統通包含兩個電池串57Q2, 並 並聯方式電性_至-直流匯流排寫，此直流匯流· 5706係供電予一負載57〇8。每一電池串57〇2, 57〇4包 數個光伏裝置5710，且每一光伏裝置571〇係電性耦接 各自所對應之一降壓型式MPPT轉換器5712。於一電池 中之每一 MPPT轉換器5712之輸出埠係以串聯方式電，丨 耦接。每一電池串5702，5704必須具有相同電池串電/
Vstring，這是因為此電池串係以並聯方式電性揭接。 在理想的狀況下’每一光伏裝置5710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 65 201230633 為Vmp，#每一 MPPT #換器5712操作其各自之光伏裝 置57H)於MPP時，係具有輸出電壓v<vmp且電池串電 流為KImp。於如此狀況下，每〜電池串具有一電池串電 壓Vstdng為4*V、且各自所對應之一電池串電流57 i4為 !’以致使每-電池¢ 5702,5704係傳送相等之電能至負載 5708。現在推測光伏裝i 5710⑴，571〇(2)產生更少輸出電 能或沒有產生輸出電能的狀況下，依舊維持光伏裝置遍 (3)-5710⑻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絲置571G發生差異性的遮蔽現象 或汙染。 於如此狀况下’降磨型式Μρρτ轉換器5712⑴，⑺2 ⑺在電池串電流ϊ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震置571〇⑴，⑺只有產 生很少的電能’甚至沒有產生電能。因此，Μρρτ轉換器 5二2(!)，5712(2)產生接近於零伏特之-輸出電壓，而此時 電池串5702之ΜΡΡΤ轉拖哭 .仏山+广 轉換為5712(3), 5712(4)依舊繼續產 生一輸出電壓V。因此，# 攸電池串5702所擷取之最大可得 之電犯Vtring將接近2*ν。 電池串5704亦將必增巧从 - a /員運作於一電池串電壓為2*V，而 非4*V’廷是因為電 -* 57〇? ^ 串5704係以並聯方式電性耦接至電 池手5702 ’而電池串 雒鈥雷4虫02之電池串電壓為2*V。因此， 雖…、電池串5704之Mpp 其各自所對應之光2轉換器5712(5)-(8)將繼續操作 5川⑺必須近似等571G於其MPP下，電池串電流 、I而非I，並藉此增加於MPPT轉 66 201230633 換器5712(5)-(8)及系統57〇〇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57〇〇其他裝置之效能。再 者，負載5708通常要求一最大輸出電壓，且如果電池串 之電壓下降過低，電池串可能必須與系統57〇〇切斷 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Μρρτ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Μρρτ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48〇2, 48〇4，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48〇6，且電池串48〇4包含N 個電子供電源4808。Μ與N係非別為大於一之整數，且 厘與！^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 轉換極性，且電壓量係可大於、等於或小於其輸入電壓 Vln。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 67 201230633 4824。電池串4802,4804之輸出端係用以供電 例如反向器。事實上，每一開關電路4810,4812 :負栽， 所對應之1出電容器術4於此範例中係為有利、有各自 lit:反向器時’輸出電容器4824可降低對於：Ϊ其 二器輸入電容之需求。特別是，反向器通：機 =電壓、會隨機故障之電解輸入電容器，係可至,丨、：具有 糟由切換電路輸出電容器4824所替代。於一些银^分地 切換電路輪出電容器彻係為相對低電壓、高列中， 瓷電容器。 4度之陶 炎於一些實施例中，開關電路481〇,4812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481 〇, 4812之很多範例中，藉此助以降低漣波電 肌。再者，控制器4814起始時間係任意且鬆散地被控制以 有效=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^較於 1 壓升壓拓糊如前文中第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Μρρ電流 電池串電流而言，高效能電池單元會提高電
Ab φ· 、I，而且低效 月匕電池早疋會降低電壓。如此特性可助於緩和電子供電源 4806, 48〇8所產生之分離電能而導致之問趄。舉例而古， 如果電子供電源4806(1)之輸出電能下降，對^此下;現 象，電池串電流Istdng可能會降低，且開關電路48ι〇⑴ 可能增加其電壓增益用以補償，以致使Vstdngi維持穩 68 201230633 定。因此，儘管於電子供電源4806,4808之輪出電能發生 一變化，電池串電壓仍可維持穩定，以使得一電池串: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—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Μρρτ轉換器，相 較於降壓型式MPPT轉換器具有—增加動態範圍之優 其開關裝置要求至少此轉換器輸人電壓之—相對高電壓比 率加上此轉換器輸出㈣。此外，降壓-升壓型式轉換哭且 有兩個不連續之輸人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-降壓及升鞋墣之Μρρτ轉換⑸如第 58圖所示）來替代降壓·升壓型式Μρρτ轉換器得以減緩。 特別是’第58圖顯示-降壓及升壓型式爾#換器遲 包含-輸入埠5801，此輸入埠5謝包含輸入端漏麵 並用以電性耦接至-各自之電子供電源。轉換器遲進一 步包含一輸出埠 5805，此輪出埠5805包含輸出端 5806, ’例如通過於一電池串中之 5810控制開關裝置5812, 5808並用以電性耦接至一負載 其他MPPT轉換器。一控制p 5814,刪，5818以至少實質上最大化由電性補至輸入 端5802, 5804之電子供電源所擷取之電能量。轉 換器5800亦包含一能量儲存電感器582〇，且通常進一步 包含輸入電容5822及輸出電容5824。 69 201230633 MPPT 轉換 5| 式，以致使-輸^電壓 ^可運作於一降壓模式或—升壓模 壓.。特別是，=可大於、等於或小於一輪入電 藉由控制裝置5812 必須小於*時’控制器5810 持續關閉且開關裂置s 4以調，並令開關裂置⑽ 運作於所述之降壓根Γ8持續開啟’用以操作轉換器測 模式時，控制器581〇二。於一些實施例中，當運作於降壓 大化-電壓，例C控制開關用以至少實質上最 之平均值VX。相^電壓V〇Ut、或是一開關節點電壓 5⑽藉由控制開關，置=V〇 U *必須大於Vi η B夺’控制器 裝置持續_1= = 818以調整細，並令開關 轉換器5 8 00運作於戶^關裝置训4持續開啟’用以操作 運作於升壓模式時卞二：屋杈式。於一些實施例中’當 ^^ , 二制态581〇可操作以控制開關用以至 於一些實_^=°流經關5816之平均電流。 , 轉換器5800之切換頻率係鬆散地 被控制々以致使切換頻率有效率地隨機分佈於轉換器$議 之很夕範例中藉此助於降低連波電流。再者，控制器$㈣ 起始㈣係UA、散地被控制以有效率地隨機分佈Μρρτ 運作變化於轉換H 5_之很多範例中，藉此助於降低 MPPT所誘發之瞬變電流量。 比對降壓-升壓型式之轉換器，例如前文對第伯圖之 討論’開關裝置5812,5814,5816,5818僅需要具有—電壓 比率大於Vin及V〇ut之最大值，且v〇ut不為Μ之極性 反轉。再者’輯降壓·升壓型式轉換H，於第58圖所示 70 201230633 之降壓及升壓轉換器中，輸入電流在升壓模式中係為連續 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之裝置電壓應 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 voltage protection, O VP)，用以防止過度的電壓量所造成之損害。 再者，如果電池串中有太多光伏裝置被遮蔽，則一電池串 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串聯方式電性 耦接至一串MPPT轉換器達到減緩之效果。 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 71 201230633 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電性耦接至 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4902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4904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。 每一電池串優化器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_total)至共用直流匯 流排4910之電壓（V_bus)。因此，每一電池串優化器4908 可使得此電池串4902之MPPT直流至直流轉換器4906於 仍然耦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，且因而可成為相對簡單之轉換 72 201230633 态，例如降壓型式轉換器。第三，直流匯流排4910之電塵 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491〇中之電流量。第三，於此範 例中’負載4912為一反向器，事實上，直流匯流排侧 =電麼J被調整以允許降低反向器之費用、及/或增加反向 益之效月匕。此外，在直流至直流轉換器4906實行MPPT 的狀況下反向器不需包含MPpT功能。當整體MPPT不 再被要求日夺b果反向II Μρρτ功能被包含，則可降低複 雜度並增加政▲。第四’使用電池串優化器柳8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 不而要電池串優化器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49〇6之一些實施例得以 由其所對應之電子供電源4904擷取一實質上固定電流，藉 此提咼效能，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v_bus， 且電池串優化态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一string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。 73 201230633 舉例而言’ I_string設置為一固定數值 池單元所預期之最大短路電户 係大於任一光伏電 、或根楠& 值’例如一參考用之光伏電池置_ 课發光變化之一數 範例，電池串優化器4908之—此甘 路電流。如同另依 &其他督, 例如I_string或V-total以達到齋1 見知例調整一參數， 电/也串險 之MPPT可相對簡單，這是因為 1自層之MPPT。如此 4900通常具有很好表現之功率轉 ΡΤ直流至直流轉換器 區域最大功率點，藉此消除對整體曲線，並僅具有一單一 每一電池串優化器4908通常!之需求。 換器，例如一升壓型式轉換器，…〜開關直流至直流轉 感4914。雖然，電感4914在此代吏用此電池串中之一電 感器，電感4914可包含數個分離哇地繪製為一單一電 接於直流至直流轉換器49〇6與電、^電钱器、及/或電性耦 (例如：導線及/或匯流排閘）之互連串優化器4908之導體 t，電感4914由一電池串中之 電感。於一些實施例 至直流轉換器4906兩者所共享。 熳化器4908及直流 至直流轉換器4906不需具有其所此之實施例中’直流 優勢。於一些實施例中，每一電池串有之能量儲存電感之 率係鬆散地被控制以致使其切換優化器49〇8之切換頻 佈。如上所述，切換頻率之隨機率為有效率地隨機分 量。於-些實施例中特別需要降:2於降低漣波電流 州2為一反向器，當如此之漣波電量：其：負載 器輸入電容跟著被降低。此外 L -日、1传反向 ^ L , 於一些貫施例中，二或更 電池串優化器棚係同步’以致使這些開關不同:位’ 201230633 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Ψ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 入電容5011。 控制器5006控制開關裝置5002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4910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5000所處 理之電流。於一些實施例中，當開關裝置5002導通電流 75 201230633 時，電流感測部5014由感測通過開關裝置5002之一電壓 以感測電流。反饋、控制及防護部5016係控制一 PWM產 生器5018，以回應由電壓感測部5012及電流感測部5014 所感測之訊號。PWM產生器5018依序驅動開關裝置5002 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被修改以操作開關裝置5002得以調整一參 數，係不同於輸出電壓V_bus，例如：輸入電流I_string 或輸入電壓V_total。 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，於一實施例 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。滞後作用（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流 量的狀況下，連續導通模式運作通常相較於非連續導通模 式運作更有效率。舉例而言，使用一碳化矽二極體（SiC diode)、一氮化鎵二極體（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 76 201230633 之效率。 第51圖顯示一電池串優化器51〇〇，係為電池串優化 器4908之另一實施例。電池串優化器51〇〇類似於電池串 優化器5000 (第50圖），但是，電池串優化器51〇〇包含兩 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51〇〇 包含一第一電能階層，其中包含一開關裝置51〇2、一電感 5104及一 一極體51 〇6，就如同一第二電能階層，其中 包含一開關裝置5108、一電感器511〇、及一二極體5U2。 一控制器5114控制開關裝置51〇2,51〇8，以致使它們以不 同相位運作，用以調整於直流匯流排491〇中之電壓。舉例 而。，於一些實施例中，開關裝置51〇2, 51〇8之開關轉換 係由每一其他開關裝置轉18〇度以改變為同相，用以降低 於直流匯流排侧之漣波電流，就如同降低輸入電流之漣 波=抓，藉此可降低或消除對於輸入電容Η”及/或輸出 電抓（圖未不）之需求。電池串優化器51〇〇透過輸入端Mb 電f生麵接至其各自所對應之電池_之直流至直流轉換著 906且電池串優化器51〇〇透過輸出端mg電性柄接至 匯机排4910。電池串優化器511〇隨意地包含輸入灣 令5119類似於第5〇圖所示之控制器5〇〇6，控制器5lb 包含一電壓感測部512η、 ^ ,
任意電流感測部5112、一 E 饋、控制及防護部5 ] 94 a 〇〇 1 124、及一 PWM產生器5126。雖然一 單一控制器5114控π . 市』於苐51圖所示之實施例中之兩個售 月匕階層’於另一此實始；办丨士 > ―貫知例中’每一電能階層由一分離之控 77 201230633 可被修改以調整不同參 用以替代於直流匯流排 制器所控制。此外，控制器5114 數’例如··輸入電壓或輸入電流， 4910中之電壓V bus 〇 於-些實施例中，電感器線圈51〇4及511〇 共同磁心以達到磁性轉接，就如由Schuhz d 二 國專利第6,362,986號所敎示之内容，並作為參考^聯^ 至此，以利於降低漣波電流。於另—些實_中 優化器5議係可被修改以致使每—電能階層連結至L 同電池串4902 (例如：電感器51〇4連結至一第一電池 及電感器5110連結至一第二電池串），且電池串優化哭 5100作為-電池串優化器用於兩個不同之電池串侧。-電池串5 00之另一些實施例係為多相轉換器包 二或多個電4層’其中—些或全部之電能階層皆運作於 不同相位，立一些或全部之電感器係任意地磁性耦接。舉 例而5，一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 一電池串係作為電池串優化器，以及一第三電能階層與— 第四電能階廣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。 78 201230633 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， 用以追蹤太陽的移動，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MPPT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404 (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5910為單一相位之 升壓拓墣電池串優化器，例如電池串優化器5000 (第50 圖）。於一些其他之實施例中，電池串5910係為多相位之 升壓拓墣電池串優化器，其中具有磁性辆接之能量儲存電 感或是不具有磁性耦接之能量儲存電感，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， 79 201230633 組合5902係設署 置於追蹤裝置知、；追蹤裝置上，外设5912通常鄰近設 上或一建築物:迷未位於此追蹤裝置上，例如位於一柱子 串優化器⑼以最小化於此追絲置之重量。電池 電池串優化器5〜共同控制器（圖未示）所任意地控制，且 位，用以降低直^10於一些實施例中彼此運作於不同相 例中，一電池串〜匯流排5916中之漣波電流。於一些實施 器5908及每一番的04之每—區域MPPT直流至直流轉換 電感5914,於1也串優化器591G係共享—共同能量儲存 連電感所構成。ςΓ施例中，係部份或全部是*電池串互 力。 电'也串優化器5910隨意地包含ΜΡΡΤ能 電池串優卜gg； 夯591〇之輸出端全部饋入至一共用高Ί 壓直流匯流排59ΐίς _ ^ 〇〇 ^ 南電壓直流匯流排5916饋入一反戌 ^ 古系仏電能至一負載，例如一交流供電網5920 -只要直流至直流轉換器59〇8及任意地電池串優化器591( “有MPPT月匕力時，反向器5918不需要具有能力 於二實知例中’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， 電池串優化器5910係結合反向器5918於一單一外殼中， 甚至疋結合於一單一積體電路晶片上。系統59〇〇可被修改 以包含數個組合5902 ’並分別包含數個電池串59〇4，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—組合59〇2通常將被設置 邮近於此組合，例如聯結於此纟且合之一外殼5 912。 80 201230633 第60圖顯示一光伏系統6000，係類似於系統5900， 但是，光伏系統6000包含一組合6002 ’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MPPT直流至直流轉換器之電池 串5904及不具有區域MPPT直流至直流轉換器之電池串 6004兩者。於每一電池串6004之光伏裝置6006係電性耦 接至一電池串優化器6008，其通常具有MPPT能力。一些 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6004 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6004，但是，於其他實施例可包 含額外的電池串6004。此外，電池串5904之數量亦可被 改變，且系統6000之另一些實施例更可不包含任何電池串 5904 ° 在此所述之開關電路及電池串優化器之一些實施例 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（例如火災）之事件中提高安 81 201230633 全性’或是令—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 /,’L至直μ轉換器在表面上被關閉或是進入旁路模式，係以 致使所有系统電壓被維持在低於一些安全位能之下。 • 粑例，在此所述之開關電路之一些實施例係3 ，乍、/〜、匕開關電路進行溝通、及/或與一電池串優化器 ^交換資訊，例如：狀態資訊、錯誤資訊、及/或操作損 工^ 7牛例而吕，區域直流至直流轉換器4906(第49圖、 列可運作以傳送狀態及/或錯誤資訊至另-直 2壯二轉換器49。6及/或電池串優化器4908。如此錯竽 及狀態資訊之範例包含轉換器輸二 壓、轉換器輪人電流、轉 &換讀出電 轉換琴輸出#玄 翰出電，爪、轉換器輸入功率、 得換㈣出功率、轉換器元件溫度 度、及/或轉換器錯誤資訊，但並不限 1源撕溫 中，一電池率優化器侧從—直流至直此化於一些實施例 收一鈣莩邙％从# 至直，丨L轉換器4906接 中所二乍動;二糟由給定之一作動以回應此錯誤訊號，其 連結、及二! 池串49°2與直流匯流排之 閉或進入其旁路模式。 直 < 轉換器4906關 ▲開關電路與其他裝置間之溝通訊次 讯以確認傳财置及/或預設接收裝置 ^也=貝 開關電路所產生之—錯誤訊號可包含-編碼n:— 開關電路。如另_範例，由—電池 $肖以確⑽此 用以關閉數個開關電路，所述指令可=所發出之指令 -¾ 伯7』匕3用以確認預設接 82 201230633 收開關電路之編石馬。 電、、也置間之一可能方法係用以調整流經此 舉例而言’開關電路姻（第4圖）之一些 =係：運作以調整流經輸出埠4〇8之電流並於此電流 另通訊號，藉此傳送資訊至另-元件中，例如： 另一開關電路或-電池串優化器。如另-範例，電、、也串優 化器5000 (第$网祀J电也甲1炎 漏並於電、、也2 些貫施例係可運作⑽制開關裝置 送資訊至中產生-溝通訊號，藉此傳 路及電池串優化；之=換器4906。在此所述之開關電 之雷法μ 。之一些實施例，係可運作以對於所流經 置接丄冓通訊號進行解調或解碼’藉此從-外接裝 貝。。牛例而言，直流至直流轉換器4906之一些實 ==運作以解码或解調於電池串電流以叫上:一 指令。〜错此攸―電池串優化器4908或另一裝置中接收 ;裝置（例如·於電池串優化器與開關電路間）間的 溝、之其它方法是可能的。舉例而言，系統49〇〇、直流至 直流轉換器4906及任意地電池串優化器49〇8之另一些實 施例，係於一菊花鏈型式（daisy chain fashion)中達到溝通 =接。於再一其他實施例中，直流至直流轉換器4906及任 〜地電池串優化器4908，係透過一單一匯流排達到溝通， 此單一匯流排電性隔離於—些或全部之直流至直流轉換 益。舉例而言，可藉由使用電容絕緣裝置、光學絕緣裴置 或磁性絕緣裝置來達到電性隔離。其它可能之溝通方法包 83 201230633 含光學通訊方式及無線通訊方式，但並不以此為限。 於在此所述之開關電路之一些實施例中，如果電流係 以相反於正常電流之一方向流經此開關電路之輸出埠，係 有對開關電路及/或_接至此之一電子供電源（例如：光伏 裝置）造成損害之危險。為了避免如此之危險，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504, 604 (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埠508, 620。另外，一二極體可被以 串聯方式嵌入於一開關電路之輸出埠以避免反轉電流流 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裝置或光 伏電池板，其中N為大於一之整數。各自所對應之一開關 電路2204，係為第4圖所示之開關電路404之一實施例， 並電性耦接至每一電子供電源。開關電路2204之輸出埠係 以串聯方式電性耦接至負載2206以形成一封閉電路，其後 係稱為輸出電路2208，通常會包含一電感2210。雖然電感 2210代表性地繪製為一單一電感器，但是，電感2210可 包含數個分離的電感器及/或輸出電路2208之互連電感。 84 201230633 輸出電路2208亦包含一單一二極體2212，用以避免反轉 流經開關電路2204之輸出埠之電流。 一系統控制裝置可被使用作為一另一二極體以避免 反轉電流流向。舉例而言，第2 3圖顯示一電子供電源 2300，係相同於電子供電源2200 (第22圖），但是，其中 二極體2212係以一系統控制裝置2302所替代。系統控制 裝置2302係以串聯方式電性耦接至輸出電路2208，係可 操作如同一二極體，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2302通常包含一或多個 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 言，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 以與開關電路2204進行溝通，例如命令開關電路2204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 10，例如一 電晶體，一電流測量次系統2312被建構以測量電流2308， 以及一控制次系統2314。控制次系統2314至少部份基於 85 201230633 電流測量次系統2312所獲得之資訊以控制開關裝置231〇 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農置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2400，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以串聯方式電性耦接至一串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電性輕接至所各自所對應之一光伏裝置2402。 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2404及一負極輸出端2406。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耦接至系統控制裝置24〇〇。 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2412，用以 測量電流。舉例而言’電流測量次系統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 使用散熱裝置’例如藉由使用Stratakos et al.於美國專利第 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，於一些實施例中，電流 測量次系統2412藉由感測通過電晶體2408之電壓來測量 電流2410。 系統控制裝置2400進一步包含一控制次系統2414， 86 201230633 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（circuit breaker)，其中控制器2414使得電晶體2408得以避免電流 2410流過。於一些實施例中，系統控制裝置2400可進一 步操作以作動如一開關，其中控制器2414使得電晶體2408 得以避免電流2410流過，並回應一訊號以開啟此開關。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 急狀態期間（例如火災或連結至此電池板之一系統中發生 短路）仍持續提供電能的狀況發生。 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，其中模組電壓係為介於正極輸出端2404 及負極輸出端2406間之電壓。舉例而言，一實施例包含電 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 87 201230633 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 ®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哭Μ% 及—分路調整器2426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。 ；二實知例中電晶體2408被整合於與控制器2414 二用之纟用積體电路晶片中。然而，需理解的是，很多 =施例中之電晶體2408將為—分離u以提供選擇電晶 體綱之彈性，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。 八+如上所述之開關電路之-些實施例係可被分成數個 刀離部分。然而’此開關電路之—些實施例中，數個開關 88 201230633 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 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 89 201230633 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以電性麵接至一中介層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纟士之 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—s 早一積 體電路晶片。舉例而言’二或三個開關電路4〇4 (第4圖 或開關電路1804 (第18圖）可被整合至一單一積體電路曰 片。舉例而言’ 一晶片包含三個開關電路可被使用以提供 單一晶片對一三個光伏裝置模組之MPPT。如箕 即乃一乾例， 一晶片包含二個開關電路可被使用以提供單—晶片對—_ 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八 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，养& 90 201230633 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 如：一光伏裝置）。一第一開關裝置2708 (類比於第一開關 裝置532)係電性耦接至第一輸入端2704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2710與第二輸入端 2706之間。於第27圖之實施例中，第一開關裝置2708係 為一 η通道MOSFET，並且每一第二開關裝置2712係為 91 201230633 一 p通道mosfet。於另一些實施例中，一些或全部之第 一開關裝置2708與第二開關裝置2712係為η通道LDMOS 裝置或是其他型式之電晶體。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間之連結達到電性搞 接。舉例而s ’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 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808)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2702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 92 201230633 電路2702。控制訊號產生器2722改變每—開關裝置27〇8 之工作週期，以最大化每一開關電路2 7 〇 2之開關節點電壓 Vy27之平均值。 第28圖顯示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28〇〇 係包含兩個開關電路2802，分別為第19圖所示之一實施 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2806 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/步包含第一輸出端 2808及第二輸出端2810，並電性耦接至—負載。每一開關 電路2802進一步包含一第一開關裝裏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28〇6之間，以及〆第二開關裝置2814 (類比於第19圖所示之第二開關裝置1934)’係電性耦接至 第二輸入端2806及第二輸出端2810之間。於第28圖所示 之實施例中，第一開關裝置2812係為〆η通道厘〇81^、 以及第二開關裝置2814係為- ρ通道MOSFET。於另一 實施例中，每一第一開關裝置2812及第二開關裝置=14 係為η通道LDMOS電晶體、或其他遭式之電晶體。每一毛 93 201230633 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之輸出端係以並聯方式 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2900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。 每一開關電路2902包含各自之第一輸入端2908及第 94 201230633 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，且每一第二開關裝置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2902進一步包含驅動電路 2918，用以驅動第一開關裝置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之一正極輸入節點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2900中。雖然控制訊號產 生器2926被繪製為分離於開關電路2902，但是，控制訊 號產生器2926亦可一或多個開關電路2902之一部分。控 制訊號產生器2926改變每一第一開關裝置2912之工作週 期，用以最大化所對應之各自開關電路2902之輸出功率。 如上所述，在此所討論之開關電路中，一開關電路之 工作週期可被改變以最大化開關電路輸出功率。因此，雖 然工作週期之一預期範圍可被於一些應用中所得知，但 是，一開關電路通常不能被最佳化於工作週期之一特定數 95 201230633 值’这疋因為工作週期於電路運作期間將會被改變。因此， 在此所述之開關電路之—些實施例包含一或多個開關裝 置’係為動態尺寸場效電晶體（field effect transist〇rs, FETs)。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，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 如.數個如此組成之FETs被活化。舉例而言，整體之fet 通道電阻可藉由增加FET尺寸所減少，例如：增加數個如 此組成之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 測每一如此組成之FET係藉由一共同驅動器所驅動）。對 於母一工作週期，通常有一適當的FET尺寸，係可最小化 相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 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。需注咅 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。 96 201230633 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 3 000包含N個獨立可控制之元件或 所組成之FETs 3002，係以並聯方式耗接至連接端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η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 PW1V[訊號3010 作為一輸入訊號，就如同由一動態FET尺寸解碼器3〇14 所產生之一活化§凡號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 3〇〇〇之工作 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尺寸解碼器3〇14所活化，所述FET 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3〇14依據—分段祕轉換函數 =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 3〇〇2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。 97 201230633 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裳中。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。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：（1)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310〇，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（p〇lyimide)基板。積體電路晶 片3104係電性耦接至光伏電池單元31〇2，包含一或多個 開關電路，例如揭露於此之開關電路，用以提供光伏電池 單兀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， 如第31圖所示。然而’積體電路晶片31〇4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31〇2之複數個 98 201230633 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3 2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 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3210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 99 201230633 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 係為單晶矽光伏電池單元、或多晶矽光伏電池單元。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3300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3306上。積體電路晶片3304 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3302之 MPPT 〇積體電路晶片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 圖所示之系統3300，但是，包含一積體電路6102藉由導 線接合6106電性耦接至一導線架6104。積體電路6102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6102至光伏裝置 3302。於另一些實施例中，積體電路6102係藉由一捲帶接 100 201230633 合程序（tape-automated bonding process)以電性耦接至導線 (lead)。於一些其他實施例中，導線架6104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圖顯示一光伏系統6200，係包含一基板6202、 一光伏裝置6204設置於基板6202上方、以及子卡（daughter card) 6206電性耦接至基板6202。於一些實施例中，子卡 6206機械式附接至基板62〇2，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 設置至基板6202並且藉由導線或是其他導體電性耦接至 基板6202及/或光伏裝置62〇4。子卡6200包含一積體電 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62〇4之Μρρτ。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62〇6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62〇6係可從基板62〇 分離開來，任意地輸入電容器621〇通常位於子卡62〇6之 同一側，如同積體電路晶片6208 —般。 第34圖顯不一電子供電系統3400，係包含N個光伏 電池板遍’其中為大於或等於—之整數。光伏電池 板3402之輸出端以串聯方式電性㈣至-負載3彻⑽ 如.一反向益）以形成一封閉電路，其後稱為輸出電路 3406。麟細㈣—光伏電路板·⑴於第34圖中是為 了使圖式清楚。 101 201230633 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34〇8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 吕，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 /或由導線或其他導體連接元件所形成之互連電感，以形成
V 輪出電路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 102 201230633 板中之數個分離電感器，例如串聯連結於連續開關電路 3410么間帛52圖顯示一電子供電系統，係為電子供 電系統34G〇之—實施例，其中開 連電 咸 5202 作 A s ^ 〜 為至少其主要之能量儲存 開關電政 之輸出電w 3410亦利用輸出電路電容3414作為其主要 額二含ί 於一些實施例中’—或多個電池板3 4 〇 2 出電谷3418，例如用以降低漣波電壓。 if% ^ 3408係以复4〇〇可被修改以致使一些或全部之光伏裝置 •'也。於如此、他電子供電源所替代，例如：燃料電池或蓄電 A之實施例中，電子供電源及開關電路3410將不 開關電路34^ 部分了。再者’於另一些實施例中， 第3S 〇及光伏裝置3408係不再整合至電池板中。 光伏應用圖顯不第27圖所示之積體電路晶片2700於一 每一第一 ^〜應用。特別是，晶片27〇〇之輸入埠3502之 接面光伏^入端2704及第二輸入端2706係電性耦接至多 端3504及1 也單元3508之各自所對應之一第一光伏連接 元3508中，第二光伏連接端3506。於多接面光伏電池單 電池單元取對每一接面3510之連接端3504, 3506係由此 性隔離。出，以致使每—接面3510係於此電池單元中電 "雕尤仇裝置 之光線到差，丨、 足>—些光伏裝 分離光譜先^實施例中’多接面光伏電池單元35係以一 二或更多彳®/置所替代’所述之分離光譜綠裝置包含 忠娘離光伏裝置及光學裝置’用以導引適當波長 置中 -¾ 每一光伏依序包含一或多 103 201230633 個豐合疋光伏接面各別適合於一特定波長之光線。舉例而 吕，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電性輕接至積體電路晶片屬。分離光譜光 伏裝置7’包含第—分離光伏裝置7_、第二分離光伏 裝置7006及第三分離光伏褒置7麵，並分別電性耗接至 積體电路晶片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7〇1〇, 7〇12，以及第二光 伏裝置7006與第三光伏裝置7〇〇8個別包含一單一光伏接 面 7014, 7016。每一光伏接面 7〇1〇, 7〇12, 7〇14, 7〇16 係適 合於個別不同波長之光線。於分離光譜光伏裝置7〇〇2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55〇〇，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55〇〇 包含N個多接面光伏電池單元55〇2’其中n係為大於— 之整數。每一光伏電池單元55〇2包含—第一接面55〇4、 一第二接面5506及一第三接面5508，並以串聯方式電性 柄接’就如同三個連接端5510, 5512, 5514用以電性接觸 此些接面。連接端5510, 5514提供電性接觸此串聯疊合之 全部二個接面’同時，連接端5 512提供電性接觸於第—接 面5504與第二接面5506間之一節點。 於一些實施例中’第一接面5504係為一鍺基接 (Germanium based junction)，並具有產生大於第一接 5506與第三接面5508更大電流之能力。因此，如果全部 104 201230633 三個接面簡單妯，、，& ^ , 也从串聯方式連結而無需額外的雷放 土 ^ 第一接面5504 > $ 1町罨路，流經 H之電流會被第二接面5506及第三 之電流所限制，B _ 不〜接面5508 且底部接面將不能被完整的利用. 不會於其Mpp -p、$ j用（例如.將 完整地減緩如此n W部分地或 特別疋，如果接面550 50 508 況簡單地運作，品卜 Λ爭聯連結之狀 而無需額外的電路時，每一第一技 係電性耦接至^接面5504 琴5516, m 所對應之一第一次電路或超額能量提取 卜由無法被取得之第一接面擷取額外之能量。特 :母超額能量提取器5516藉由升高通過第一接面 5504之一雷厭 、 I使得所對應之第一接面於其MPP下運 並應用此提升之電壓並聯於通過全部三個接面之一電 壓 Vcell 〇 — u j., 弟一二人電或區域MPPT轉換器5518電性耦 接至通過每一光伏電池單元5502之連接端5510, 5514。每 =超額能量提取器5516至少實質上最大化由其所對應之 第接面5504所擷取之電能，並且每一區域MppT轉換 器5518至少實質上最大化由所對應之光伏電池單元55〇2 之剩餘接面5506, 5508所擷取之電能。 每一組相對應之光伏電池單元55〇2、超額能量提取器 55!6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 母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 I提取器5516及所對應之區域MPPT轉換器5518係被整 105 201230633 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404 (第4圖） 之實施例，其中具有輸出埠以串聯方式連結至一負載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MPPT轉換器5518 可利用一或多個分離電感器（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5600，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5600包 含三接面光伏電池單元5602，類似於光伏電池單元5502 (第55圖），一超額能量提取器5604 (有時被稱為一能量交 換器），以及一區域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 通過此串聯電池串之所有三個接面5608, 5610, 5612。超額 能量提取器5604提高通過一第一接面5608之電壓VI，係 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 106 201230633 閉電路之互連電感，此封閉電路包含第一接面56〇8及超額 能量提取器5604。第二開關裝置562〇作為一飛輪裝置， 並於一些實施例中可由一二極體所替代、或是藉由二二極 體所補充。 控制器5614控制第一開關裝置5616之工作週期以至 夕實貝上最大化由第—接面56〇8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5〇4 (第f 圖），特別是’區域MPPT轉換器56〇6包含一控制器5628、 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Μρρτ轉換器56〇6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 ，5636 ’並且區域Μρρτ轉換器56〇6透過包含輸出端 ，之-輸出埠電軸接至—負載或其他單位電池 二,員似第5圖所討論之方式中，控 開關裝置5630之工作週_茲^丨血 市』弟 出端⑹8, 5640之一=精由至少實質上最大化通過輸 實質上最大化由光佚I:郎點電壓之平均值以至少 電池單元测之%通_取之電能。於單位 可由—共用控制器所—替代H ^ —控制11 5 614及5奶 量提取器5604及區试，、用控制器同時控制超額能 中，開關裝置5616传被^轉換器观。於一些實施例 1糸被切換成與開關裝置5630不同相位 107 201230633 以降低漣波電流。 於第55圖至第56圖中所討論之超額能量提取器與區 域MPPT轉換器結構可適用於一不同數量接面之光伏電池 單元中。舉例而言，一四接面光伏電池單元之範例中，可 使用兩個超額能量提取器以最大化由對應之底部二接面所 擷取之電能，而且一區域MPPT轉換器可被使用以最大化 由剩餘之頂部二接面所摘取之電能。此外，於此範例中， 一或多個超額能量提取器被與一串連續接面一起使用，係 可能建構此能量提取器之電壓增益以致使於不論是此電池 串中之第一能量提取器或是最後之能量提取器皆具有一增 篮並會因而被排除’而此時仍舊最大化由其所對應之接面 所擷取之電能。 第55圖及第56圖之電子供電系統之變化是可能的， 舉例而言，第63圖顯示_電位電池單元63〇〇，係類似於 單位電池單5600 (第56圖），但是其中由一底部光伏接面 所擷取之能量被轉換至此單位電池單元之輸出端，以替代 一 ΜΡΡΤ轉換器輸出端。單位電池單元63〇〇包含一三接 面光伏電池單元6302，類似於光伏電池單元55〇2 (第55 圖），並包含串聯連結之第—光伏接面63〇4、第二光伏接 面6306及第三光伏接面63〇8。單位電池單元63〇〇進一步 包含一降壓型式ΜΡΡΤ轉換器6310，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Μρρτ轉換 益6310係為開關電路5〇4 (第5圖）或開關電路6〇4 (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 108 201230633 淳6312電性轉接通過串聯連結之全部三個光伏接面⑽， 6306, 6308 ’亚且輸出埠6314電性#接通過單位電池單元 議之輸出端6316, 6318。舉例而言，輸出端63i6, 6318 以串聯方式電性搞接至其他之單位電池單元63〇〇以及一 負載。 。單位電池單70 63〇〇進—步包含—升壓型式轉 換器6320,係包含一輸入蜂吻及一輸出蜂㈣。輸入 璋6322電性搞接通過第一光伏接面㈣4,以及輸出痒^24 以亚聯方式電性祕至降壓型式Μρρτ轉換器6则之輸 ，出埠63丨^每—Μρρτ轉換器63丨〇與632〇係可運作以至 >、實質上最大化由電性輕接通過對應之輸入痒之光伏接面 所擷取之電能’藉此提供⑴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ΜρρΤ。於 一些實施例中，每一降壓型式Μρρτ轉換器631〇及升壓 型式ΜΡΡΤ轉換器632〇切換為彼此不同相位以最小化漣 波電流。轉換11 6310, 6320任意地分享-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。 升壓型式ΜΡΡΤ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50圖）一起運作，且升 壓型式ΜΡΡΤ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 要降壓型式ΜΡΡΤ轉換器631G包含—區域能量儲存電: 109 201230633 (圖未示）。 第64圖顯示另一單位電池單元6400對_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 包含串聯連姑之第一光伏接面6404、第二光伏接面64〇6 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^_輸 出埠6414。輸入埠6412電性耦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Μρρτ轉換 器6416包含一輸入埠6418及一輸出埠642〇。輪入埠“Η 電性耦接通過第二光接面6406及第三光伏接面64〇8，以 及輸出埠6420電性耦接通過單位電池單元之輸出端 6424。於一些實施例中，輸出端6422, 6424以串聯方式電 性耦接至其他單位電池單元64〇〇以及一負载。舉例而言， 降壓型式ΜΡΡΤ轉換器6416為開關電路5〇4 (第5圖）或開 關電路604 (第6圖）之一實施例。雖然降壓型式Μρρτ轉 換裔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 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ΜΡΡΤ轉換器6410及降壓型式Μρρτ 轉換器6416係分別可運作以至少實質上最大化由電性耦 接通過各自之輸入埠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, 64〇8及（2)底部光 伏接面6404各別提供有效之Μρρτ。轉換器641〇, 6416任 110 201230633 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6410, 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MPPT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MPPT。光伏電池單元6506包含三個光伏 接面6508, 6510, 6512，係以串聯方式電性耦接。降壓型式 MPPT轉換器6502之一輸入埠6514電性耦接通過第一光 伏接面6508，且降壓型式MPPT轉換器6504之一輸入埠 6516電性耦接通過第二光伏接面6510及第三光伏接面 6512。降壓型式MPPT轉換器6502, 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6502及6504係個別至少實質上最大化 111 201230633 =電性麵接通過對應輸入埠之光伏接面所操取之電妒旦 错此提供⑴串聯連結之頂部光伏接面651〇, 6512、^ 底部光伏接面6508之有效MPPT。雖然每一降壓Μρρτ(2) 換器6502, 6504代表性地繪製為一分離之轉換器於 貧轭例中，轉換器65〇2, 65〇4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Μ” 6520。舉例而言，轉換器6502, 6504為開關電路504 (第5 _)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65〇2,65〇4任意地切換為彼此 不同相位以降低漣波電流，並且轉換器65〇2, 65〇4可共享 或多個共同兀件，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。 及於典型之實施例中，通過第一光伏接面65〇8之電流 通_實貝大於通過頂部光伏接面65丨〇, HU之電流量。 =’因為輸出埠6518,541()以串聯方式電性搞接，每一 义=式MPPT轉換器6502, 6504必須具有相同之輸出電 ’通常係為流經第一接面6遞電流之一函數這是因 ^接面6508係產生相對大之電流量。結果流經轉換器 ⑽之輸㈣6520之電流通常高於最適當之電流量，因 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65〇〇之另一實施例係僅包含一單一降 里式MPPT轉換器。舉例而言，第圖顯示單位電池 元6600係類似於單位電池單元65的（第Η圖），但將 112 201230633 降壓型式MPPT轉換器65G2删除。剩餘之降壓型式Μρρτ 轉換器6504将合流經第—光伏接面6綱之電流。如上所 述’ f然降壓型式MPPT轉換器謹代表性繪製為-分 虞置’於-些實施例中，轉換器㈣4使用互連電感作 為:主要儲存電感。單位電池單元議具有相較於單位電 f*單疋6’較低之成本且較簡單之優點。然而，單位電池 單= 6600不可如單位電池單元65⑼一般實行這是因為 第-光伏接面_可能會限制流經此單位電池單元之電 流量。 、、时第67圖顯示一單位電池單元67〇〇，係類似於單位電 池單元6500 (第65圖），但將底部降壓型式Μρρτ轉換器 \升壓型式轉換器所替代。特別是’單位電池單元6700 包含-多接面光伏電池單元_，係包含以串聯方式電性 輕接之第光伏接面67〇4、第二光伏接面6观及第三光 伏接面6708。單位電池單元67〇〇包含一升壓型式 轉換為671G具有-輸人槔6712電性_接通過第—光伏接 面6704,以及一降壓型式Μρρτ轉換器6714具有一輸入 埠67M電性耦接通過第二光伏接面67〇6與第三光伏接面 670j。升壓型式轉換器671〇之輸出埠6718及降壓型式轉 6714之輸出谭672〇以串聯彳式電性柄接至單位電池 早凡之輸出端6722,6724。單位電池單元67〇〇之拓墣需要 降壓型式MPFT轉換H 6714包含—分離之能量儲存電感 器（圖未示）。舉例而言’降㈣式Μρρτ轉換器6714為開 關電路_ (第6圖）之-實施例’係包含一分離之能量儲 113 201230633 存電感器。於一些實施例中，
式電性耦接至額外之單位電、也」\ 6722, 6724以串聯方 轉換器6714及6710係分別可6700及一負載。MPPT 電性墟通—車之先伏接面所摘取之電3二 此提供⑴串聯私之頂部兩個光伏接面6706,繼 ; 底部光伏接面有效娜T。轉換器67i〇, 6714係任 意地切換為旅位：降低竣波電流，並且轉換器 6710，0714伢思地'、子—或多個元杜.,, . 器。於一此貧施例中，轉換器671〇牛7,例如一共用控制 電路晶片之〆部分。 體 第68 _顯示一^立電池單元68〇〇，係包含二個疊合 式MPPT直漆矣器1位電池單元咖包含— 多接面光伏電:係包含電性_之第 面6804、第；光伏=及第三光伏接面刪。一降 壓-升壓型式’T轉換裔咖具有-輸入埠6812電性輕 接通過第-#接面升Μ型式ΜΡΡΤ轉換器 之-輸出蜂糾Η電々性叙接於第-接面刪與第二接面 6806電性耦接之〆節點6816以及一降壓型式ΜΡΡΤ轉換 器6820之〆輸出埠6818之間。輸入埠6818之另一端係電 性耦接至串聯*合之光伏接面6804, 6806, 68〇8之—頂部 節點6822。因此，輸^埠6818電性耦接通過串聯連接之 第二光伏接面6806與第—光伏接面68〇8以及降壓-升壓之 第一光伏接面6804。降壓型式ΜΡΡΤ轉換器 6820包令— 輪出埠6824電性柄接通過單位電池單元之輸出端6826， 114 201230633 6828，其中輸出端的28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68〇〇及一負載。雖然降壓型式Μρρτ 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—二 實施例中，降壓型式Μρρτ轉換器682〇為開關電路％4 (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 轉換器6820至少實質上最大化由頂部兩個光伏接面68 6808以及降壓_升壓之第一光伏接面68〇4所擷取之電能。， 因此，轉換器681〇, 682〇共同地提供恥。 個光伏接面娜，麵、及（2)底部光伏接面連 兩 地ΜΡΡΤ。單位電池單元6800超越單位電池 效 6400及6500 (第56圖、第63圖至第&圖)之：上 優點在於通過輸出端6826, 6828之電壓通當女 ，曰在 早疋之輸出電壓，藉此潛在地降低超額 :他電池 器咖，682〇任意地切換為彼此轉換 ~。任意地分享-或多個元；相:=:換器 ;。於一些實抱例中’轉換器刪，6820係為制 電路晶片之—部份。 /、用積體 第69圖顯示一單位電池單元_，包含兩 [型式轉換器幌2, _4，其輸出埠_6, 69 =升 甲聯方
115 'S 201230633 式電性耦接至單位電池單元之輸出端691〇, 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0916,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 及第三光伏接面6922以串聯方式電性麵接，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6902可運作以至少實質 上最大化由第一光伏接面6916所擷取之電能，且降壓_升 壓型式MPPT轉換器6904可運作以至少實質上最大化由 串聯連結之第二光伏接面6920與第三光伏接面6922所擷 取之電能。於〆些實施例中’降壓-升壓型式MPPT轉換器 6902，6904係町運作以實行MPPT ’同時共用運作以維持 一固定電壓通過單位電池單元之輸出端6910, 6912。因 此，通過一串嫡連結單位電池單元6900之電池串之電壓可 被控制，並多不需使用額外電路，當數個如此串聯之電池 串以並聯方或電性搞接時’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 例中每一降鏖-井壓型式轉換器6902, 6904將可被切換成 彼此不同相供，用以农小化漣波電流，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 係為一共用積艨電路晶片之—部分。 如上文肀對應第63圖至第69圖所討論之系統可適用 以使用於具有不同數罝接面之光伏電池單元中。舉例而 116 201230633 言，单位電池單元6900 (第69圖）可被修改成 一 面光伏電池單元，其中輸入埠謝，嶋分 過對應之一射聯麵接之光伏接^。 #接通 如亡文對應第55圖、第56圖、第63圖至第69圖所 討“之系統，可適用以使用於一分離光譜光伏裂置中 包含二或多個分離光伏裳置及光學結構以導引適當波長之 光線至此分離之光伏裝詈中與彳 __ 550(W W 2 &，電子供電系統 U圖）之另—之實施例中，多接面光伏電池單元 通以-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，用以導弓丨適當波長之光線至所述第一光伏裝 光置中。於此另一實施例中，第-分離光伏 裝置I 3 -個接面’類似於多接面光伏電池單元5逝之第 -接面5506及第三接面5通，以及第二分離光伏裝置包 含一單一接係類似於電池單元5502之第一接面55〇4。 如同先刚之纣論，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：—光伏裝置）取得電能。舉例而言，帛36關示一電 子供電系統3600包含>^個電子供電源36〇2，其中n係為 大於一之整數。舉例而言，電子供電源36〇2為光伏裝置’， 例^光伏陣列、分離之光伏電池單元、或一多接面光伏電 池單7L之分離接面。每一電子供電源36〇2電性耦接至對應 之一開關電路3604,係被建構以至少實質上最大化由電子 供電源3 60 2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 117 201230633 開關電路3604(1)之詳細結構被繪製於圖式中是用以提高 圖式清楚度。 u 開關電路3604類似於開關電路504 (第5圖）。特別 是，每一開關電路3604包含一輸入埠3606、一輸出蜂 3608、一第一開關裝置3610、一第二開關裝置3612、及— 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以串聯方式電性輕接 至一負載3610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 開關裳置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 麵接至第二開關裝置3612。二極體3620之陽極電性轉接 至一中間開關節點3622，以及二極體3620之陰極電性_ 接至一正極輸入節點3 624。當不論是苐一開關裝置3610 或是第二開關電路3612被開啟時，二極體362〇提供一旁 路路徑予輸出電路電流1〇36，例如在電子供電源3602提 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 118 201230633 之能量。於每一開關電路3604中，當供電源36〇2無法提 供足夠之電能以使控制器3614運作時，能量儲存裝置％% 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 ，，於=此實施例中，通過二極體362〇之—壓降係有效地 藉由犯里儲存裝置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36°12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。 处於一些實施例中，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362〇，改為 第 -開關裝置3612,藉此提高效能，因為通過第二開關裝置 3612之-向前壓降通常遠小於通過二極體3⑽之一向前 ^降。當電子供電源提供报低之電能或沒有提供電能 時，能量儲存裝置3626提供所f 、 以心左错 而之此里致使控制器3614
二開關裝置搬。舉例而言，#通過二極體WO 被建二間内超過—預定臨界值時，控制器加4 ==呆作第二開關裝置3612於其導通狀態下，即指電 子供電源3 602之旁路作用。 119 -2 201230633 行充電，並由儲存於電容器、電感n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 容益3634週期性地由輪出端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& ’第37圖顯示開關電路36()4(0之輸出電壓 V〇36(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3604Q)產生 一方波輸出，係具有一峰值為ν—ν〇μινα[。於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36〇()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一DIODE。於週期T一CHARGE⑴期間，能量儲存裝置 3626(1)被充電一即為當二極體362〇(1)導通時，其儲存透 過輸出端3630(1)，3632(1)由輸出電路3618傳出之能量。 於T_CHARGE(1)之一端’能量儲存裝置3626⑴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Vomg) 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( 120 201230633 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T—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1〇36 下降至零為止。T_DISCHARGE通常會實質上大於 T_CHARGE ’第一開關裝置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3602⑴由於近似於T CHARGE/T一CYCLE且旁路輸出 電流1〇36，而不提供電能減少損失時，則能量儲存裝置 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功能和活化 電子供電源36G2之旁路作用。因此’―電子供電系統包含 開關電路3604之優勢，則為不需要求額外旁路裂置以達到 有效之旁路作用’藉此潛在地降低超額之系統成本、尺寸、 及/或複雜度。亦需理解的是，開關電路36()4達到活化旁 路作用是不需要-韻外開關裝置—特別是，第二開關 3612於正常MPPT運作期間作為提供—低壓降旁路路徑並 且轉換電能。 結構之結合 如上所描述之結構和於下方所請求之巾請專 一樣可被Μ同方式所結合，而Μ轉其所涵蓋之範 疇。下方所描述之範例係為一些可能之結合： ⑽用以由-電子供電源所擷取電。能之一開關電 路，係可包含·⑴一輪入埠，用以電性輕接至 ⑺-輸出谭，用以電性柄接至一負載;(3) 一第一 :裝 121 201230633 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)其中之一開關電路中，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 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之一標 記。 (A5)於命名為（A1)至（A4)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績樣本間之差異量。 (A6)於命名為（A1)至（A3)中任一之開關電路中，控制 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 與差異量。 122 201230633 (A7)於命名為（A1)至（A6)中任一之開關電路中，趣_ 器可包含一取樣電路’被建構以產生至少兩個於中間 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& 含一第一取樣電路及一第二取樣電路，且第一取樣電略可 被建構與第二取樣電路於不同時間下對中間開關節點上 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，押 器可包含一第一低通濾波器及一第二低通濾波器，此 低通濾波器可被建構對應第一取樣電路產生中間開關^〜 上電壓之平均值，以及第二低通缝^可被建構對應第1 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，第一低通濾波器 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 一低通濾波器與第二低通濾波器可共享至少一元件。 (A12)於命名為（A1)至（A11)中任一之開關電路中，開 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β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迷以致使流出 輪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- 123 201230633 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 D i?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 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。 124 201230633 (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，所述輸出埠可 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 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輸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 125 201230633 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，所述輸出埠 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 之電壓量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 令—二極體。 (A23)於命名為（A20)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 輸出埠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 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 126 201230633 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—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 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一 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 127 201230633 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，以致使流經輸出璋 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， 一輸出埠，用以電性耦 用以電性耦接至電子供電源；（2)
(B2)於命名為（m)之開關電路中，可進一步包含—第 128 201230633 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 徑，並且當控制器由能量儲存裝置所供電時，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。 (B3)於命名為（B2)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裝置。 (B4)於命名為（B3)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。 (B5)於命名為（B3)及（B4)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，且電能可取得於輸出 埠時，所述第二開關裝置及二極體交替導通第一輸出端與 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)中任一開關電路中，輸入埠 可包含一第一輸入端及一第二輸入端’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 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。 (C1)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) 129 201230633 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 過第二輸入槔，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。 (C5)於命名為（C1)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，控制器 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。 130 201230633 (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耦接至此輸入埠；（3)第三開關裝 置及第四開關裝置以串聯方式電性耦接至此輸出埠；（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 置與第二開關裝置電性耦接之一節點，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耦接之一節點；以 及（5)—控制器，用以控制第一開關裝置、第二開關裝置、 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)於開關裝置之一第一操 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（2)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。 (D2)於命名為（D1)之開關電路中，控制器可適用以（1) 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（D1)或（D2)其中之一開關電路中，控制 131 201230633 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一多層陶瓷電 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至少其中之一運 作下，控制器可適用以至少實質上最大化通過輸出埠之一 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源之一開關電 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驟：（1)重複決 定位於此開關電路中一中間開關節點上一電壓之平均值； (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—第·—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。 132 201230633 (E2)命名為（El)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眾之電流量。 (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 頻率係低於切換開關裝置於其導通狀態與未導狀態之一頻 率之十分之一。 (F1) —種用以操作一開關電路以接合一電子供電源 與一負載之方法，可包含下列之步驟：（1)於此開關電路之 一第一操作模式下，控制此開關電路之一第一開關裝置之 切換以至少實質上最大化由此電子供電源轉換至負載之一 133 201230633 電能量；及（2)於此開關電路之一第二操作模气 負載流至開關電路之電流提供一分路路徑。、$下’對由此 (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7電子供電 作模式至第二操作模式。 轉換第一操 (F3)命名為（F1)或（F2)其中之—方法可 如果流經電子供電源及開關電路間之—蕾 ^包含： ^逼流量下降 一第二臨界值時，轉換第一操作模式至笛_ ^ ^主低於 币一麵作槿夫 (F4)命名為（F1)至（F3)中任一方法 、巧° ^ 一步包冬·， 果由電子供電源轉換至負載之一電能量下降至低於:如 臨界值時，轉換第一操作模式至第二操作模式。-於—第三 (F5)於命名為（F1)至（F4)中任一方法中 网關雷-~r 包含一第一輸出端與第二輸出端，用以電性輕接至戶、σ 載’且此方法可進-步包含：於第二操作模式中， 一輸出端與第二輸出端。 77塔弟 (F6)於命名為（F5)之方法中，所述分路之牛 含：操作-第二開關裝置電性_通過第—輪出端_包 輸出端達到其導通狀態。 〃第二 (F7)命名為(F6)之方法可進—步包含：於第 式中，連續操作第二開關裝置於其導通狀態下。 ' ⑯ (F8)命名為（F1)至（F7)中任一方法中可進—步包八 於第二操作模式中，由包含所述負載之_電路中 以至少部分供電予此開關電路。 月匕 (G1) —種用以操作耦接至—電子供電源之—開關電 134 201230633 路之方法’以致使由此電子供電源中所擷取之_ β 零能Η係 為至少實質上最大化’可包含下列之步驟：（丨）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，令一最大功邀 千點追蹤調 整致使此開關電路於一第一方向；以及（4)如果此運作特徨 之最新數值小於此運作特徵之先前數值時，令〜最 ^ 點追蹤調整致使此開關電路於—第二方向，此Μ ^ 相反於第一方向。 〜方向係 (G2)於命名為（G1)之方法中，所述開關電路之運 徵可為此開關電路之一中間開關節點上一電壓之平均特 («)於命名為（G1)或（G2)其中之一方法中所述 最大功率點追蹤調整致使此開關電路於第一方向二7 數；以 二方向之步驟可包含：藉由一第 路之一運作參數 。（G4)於命名為（G1)至(G3)中任一之方法 瑕大功率點追蹤調整致传門 所述令 含:藉由-第Γ於第-方〜 第-數量―'關電路之-運作參數，其令 〇 3 ·藉由一第一預期數量調整此開關電路之〜遝你y =::ί大ϋ率追礙調整致使此開關電路:第 .預期數量調整此開關電 驟可包 量係為介於運作特徵 邛翏數，其 數值間差異之-函數;以及所特徵之先前 致使開關電路於第二方向：：：大功率點追蹤調整 調整此開關電路之可匕3 .藉由一第_ I曰 电路之-運作參數 數置 弟一數里係為介於運 201230633 函 作特徵之最新數值與運作特徵之先前數值門、 數。 I異之 (G5)於命名為（G1)至（G4)中任—之方去中 最大功率點追蹤調整致使開關電路於第—' ’所述令一 一步包含：藉由一第一數量調整此聞M3向之步騾可進 數’其:第-數量係至少部分地由此開關電路之J = 之一或多個歷程數值所決定；以及所述八= 乍特徵 蹤調整致使開關電路於第二方向之步 最大功率點追 rf~y ___ 二數量調整此開關電路之一運作參數， 棺田第 ’ 、中第二數詈孫芬 少部分地由此開關電路之運作特徵之 ,,^ 里货、主 決定。 又之一或多個歷程數值所 (G6)命名為（G1)至（G5)中任—> 士、丄 人 # 〈万法可進一步句 含：僅於如果介於此開關電路之運作牲 ° 哥徵之最新數值鱼此 開關電路之運作特徵之先前數值間— I w 查異量超過一臨估 時，執行其中一種令一最大功率點^ ^界值 驟。 取调整開關電路之步 (G7)命名為（G1)至（G6)中任〜 <方法可進一步句 含：初始設定此開關電路之一操作表 ^ ° >數為先前至少實質上 對應於所述電子供電源之一最大功率 、、 卞點之一數值。 (G8)命名為（G1)至（G7)中任〜 <方法可進'一步句 含：如果電子供電源之一輸出電壓π ., 降至低於一臨界值 時，精由此開關電路減少由此電子佴@ 曰 呀電源所擷取之一電流 〇 (HI) —種用以操作一開關電路之 万法，此開關電路包 136 201230633 含一輸入埠、一輸出埠、—能量儲存裝置、一第一開關裝 置及一第一開關裝置，係電性耦接通過此輸出埠，此方法 可包含：⑴於此開關電路之—第—操作模< 中，控制第一 開關裝置切換於其導通狀態與未導通狀態，用以由輸入璋 轉換電能至輸出槔；以及（2)於此開關電路之-第二操作模 式中，（i)由包含輸出埠之一雷敗 ^ ^ ^ 电路中所擷取之能量對能量儲 存裝置進订充電；以及（ii)使用蝕 以致使第二開關裝置運作於其導^於能篁儲存裳置之能量 /、于通狀態下。 (H2)命名為（H1)之方法可進〜 之第二操作模式中，選擇充電步^包含：於此開關電路 (H3)命名為（H1)或（H2)其使用步驟其中一種。 含：於此開關電路之第-操作楹之#法可進一步包 之切換以至少實質上最大化由電：中，控制第-開關裝置 供電源所擷取之一電能量。 耦接至輪出埠之一電子 (11) 一種電子供電系統可包人. N為大於一之整數；以及(2)n (1)N個電子供電源’ 可包含-輸入琿係電性輕接至所^關電路。每一開關電路 -、-輸出蜂I應之_電子供電源之 態與未導通狀態之間，用以由輪入f用以切換於其導通狀 所述N個關電路之輸出埠可^皐^換電能至輸出埠。 且耦接至一負載以建立一輸出電路串如方式電性耦接，並 使用此輸出電路之一互連電感作 N個開關電路個別可 量儲存電感。 ’、、' 此開關電路之一主要能 (12) 於命名為（II)之電子供 -¾ 、電系統中，N個電子供電源 137 201230633 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。 (16) 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 可進一步包含一裝置，係由電性耦接至第二輸入端與中間 開關節點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。 (17) 於會名為（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適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 138 201230633 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 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 139 201230633 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Δ///τ?係小於△DADt?，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璋所流出之電流變化量，其中 第二樣本發生於第一樣本之後； IR — ’max _ ’min， /max係為輸出皡所輸出之電流之一最大預期值；
Anin係為輸出埠所輸出之電流之一最小預期值； △ D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。 (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 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 140 201230633 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 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（II)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。 141 201230633 ⑽命名為συ至⑽）中任—之電子供電系統可進 :步包含：至少-多層㈣電容器’電性_通過關開 關電路各自之輸入和其中流經Ν個開關電路各自之輸入 埠之漣波m要可料電,_接通過每―_電路之輸 入埠之至少一多層陶瓷電容器所過濾。 συ -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: (υ—輸入埠，電性耦接至所對應之N個電子供電源之一； (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，用以由輸人淳轉換電能至輸出 埠。N個開關電路各自使用由串聯連結至少其輸入埠及其 所對應之N個電子供電源之一所對應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能量儲存電感。 (J2)於命名為（J1)之電子供電系統中，N個電子供電 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，N 個開關電路各自可進-步包含：—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電 性耦接至此開關電路之輸入埠之一光伏裝置所擷取之一電 能量。 ° (J4)於命名為（J2)至（J3)中任一之電子供電系統中，至 少—光伏裝置可為一多接面光伏電池單元之—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。 142 201230633 (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耦接之光伏電池
Otf 一 早兀。 (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 單元。 … (J8)於命名為（J2)至（J7)中任一之電子供電系统中，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)此開關電路可進一步包含一 裝置，係由電性耦接至輸入埠與輸出埠間之—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輸入琿與輸出 槔間之電流提供一路徑。 (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第—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埠中 之電流平均值。 (Jio)於命名為（J2)至（J9)中任一之電子供電系統中，N 個開關電路各自可被運作以重複地對流經此開關電路之輸 出埠之電流之一平均值進行取樣，並且至少部分地依據流 經輪出埠之電流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。 (J11)於命名為（J3)至（J10)中任一之電子供電系統 143 201230633 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（J11)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槔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 間。 (J16)於命名為（J1)至（J15)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，每一開關裝置之一切換頻率可由任一其他第一開關裝 144 201230633 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 導通狀態之間，用以由輸入埠轉換電能至輸出埠。N個開
N 關電路之輸出淳可以串聯方式電性耦接，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 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。 145 201230633 (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耦接之Ν個開關 電路之輸出埠之一電壓。 (Κ6)於命名為（Κ4)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。 (Κ7)於命名為（Κ4)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。 (Κ8)於命名為（Κ4)至（Κ7)中任一之電子供電系統 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。 (Κ9)於命名為（Κ1)至（Κ8)中任一之電子供電系統 中，Ν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埠之Ν個光 伏裝置之一光伏裝置所擷取之一電能量。 (Κ10)於命名為（Κ1)至（Κ9)中任一之電子供電系統 中，Ν個電子供電源之至少一電子供電源可為一多接面光 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 146 201230633 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 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，所述第一開關 電路與第二開關電路各自之控制器之起始時間可被鬆散地 控制。 (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一切 147 201230633 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括填、、’ 一輸入埠係被電性搞接通過此電子供電源。 (L9)於命名為（L8)之電子供電系統中，第—開關電路 進一步包含：一輸出埠，電性耦接通過串聯連結之第一電
子供電源與第二電子供電源；以及第二開關電路可包含Y 一輸入埠，電性耦接通過串聯連結之第一電子供電源與第 二電子供電源。 ~ (L10)於命名為（L9)之電子供電源中，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，以串聯方 式電性耦接通過第二開關電路之輸入埠；以及（2)一輸出 埠。當第一開關裝置位於其未導通狀態時，此第二開關裝 置亦可被電性輕接通過輸出蜂，並適用以對流經第二開關 電路之輸出埠之電流提供一路徑。第二開關電路可使用包 含其輸出埠之一電路之一互連電感作為此第二開關電路之 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 可包含一電路係具有一降壓型式拓墣、一輸入埠、及一輸 出埠，所述第一開關電路之輸入埠可被電性_接通過串聯 連結之第一電子供電源與第二電子供電源。第一開關電路 可進一步包含一輸出璋，以並聯方式電性叙接至第二開關 電路之輸出埠。 (L12)於命名為（L8)之電子供電系統中，第二開關電路 148 201230633 可包含一電路係具有一降壓型式拓墣、一輸入埠、及一輸 出埠，所述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。第一開關電路可進一步包含一輸出埠，以串 聯方式電性耦接至第二開關電路之輸出埠。 (L13)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降壓-升壓型式拓 墣，並包含一輸入埠，電性辆接通過第一電子供電源。 (L14)於命名為（L13)之電子供電系統中，第一開關電 路可進一步包含一輸出埠，電性耦接通過第二電子供電 源；以及第二開關電路可包含一輸入埠，電性耦接通過第 二電子供電源。 (L15)於命名為（L14)之電子供電系統中，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，係以 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。當第一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輸出埠，並適 用以對流經輸出埠之電流提供一路徑。此第二開關電路可 使用包含其輸出埠之一電路之一互連電感作為第二開關電 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 路可進一步包含一輸出埠，且第二開關電路可包含一輸出 埠及一輸入淳，係以串聯方式電性耦接至第二電子供電源 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 149 201230633 路可進一步包含：（1)第一開關裝置與第二開關裝置，以串 聯方式電性耦接通過第二開關電路之輸入埠；以及（2)—輸 出埠。當第一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輸入埠，並適用以 對流經輸出埠之電流提供一路徑。第二開關電路可使用包 含其輸出埠之一電路之一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 具有一降壓-升壓型式拓墣、一輸出埠，以串聯方式電性耦 接至第一開關電路之輸出埠、以及一輸入埠，電性粞接通 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：（1)一輸入埠；（2) 一輸出埠；以及（3)—第一開關裝置與一第二開關裝置，以 串聯方式電性耦接至輸入埠。當第一開關裝置位於其未導 通狀態時，所述第二開關裝置亦可電性耦接通過輸出埠， 並對流經此輸出埠之電流提供一路徑。第一開關電路之輸 入埠可被電性耦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 關電路與第二開關電路各自可使用包含第一開關電路之輸 150 201230633 出璋與第二開關電路之輸出痒之—電路之— 要能量儲存電感。 7马主 (二)一種電子供電系統可包含N 中N為大於一之整數。每一光伏 也甲其 裝置以及複數個直流至直流轉換器，係具：：：數個光伏 方式電性_接至—電池串優化器直^ =串聯 可適用以至少膏皙μ且冰至直流轉換器 -光伏h 所對應之複數個光伏聲置之 先伙裝置所擷取之電能，並且每—伏裝置之 以接合器所對應^串優化器可適用 ^ ^ 共用匯流排。 化器可包含於Λ名厂為（Μυ之電子供電系統中，每—電池串優 於所述共用匯流排。 关〇，、所對應之電池串 (M3)於命名為（皿2)之電子供 器可適用以運作 n 4。 充中，母—升壓轉換 作連續導通操作模式中。 器可適用^名為(Μ2)之電子供電“巾，每—升轉換 物。曜 化器之升屦= (M2)之電子供電系統中，每一電、、也串優 升堡轉換器可適用以⑴運作—士 L也串優 於此電池串優化器之—第—操作模連續導通操作模式 連續導通操作模式於此電子^中；以及⑺運作-非 中。 化裔之—第二操作模式 (M6)於命名為（M2)至（M5) 中’每〜升壓轉換器可使用其所⑽;;之電子供電系統 路之-互連電感作為此升壓轉換器、立伙電池串中-電 -ar； ·0#‘ 〇 主要能量儲存電 151 201230633 感。 (M7)於命名為（M2)至（M6)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。 (M8)於命名為（M2)至（M6)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。 (M9)於命名為（M2)至（M8)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。 (M10)於命名為（M2)至（M8)中任一之電子供電系統 中，每一電池串優化器可包含：一第一開關裝置，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 任一其它第一開關裝置不同相位。 (Mil)命名為（Ml)至（M10)中任一之電子供電系統可 進一步包含：一反向器，係電性耦接至共用匯流排。 (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。 (M13)於命名為（Mil)之電子供電系統中，所述反向器 可缺少整體最大功率點追蹤之能力。 (M14)於命名為（Ml)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縱裝置上，此追 蹤裝置可運作以追蹤太陽之移動。 (Ml5)於命名為（M14)之電子供電系統中，每一電池串 152 201230633 優化器可被設置於一共用外殼中，並分離於所述之追蹤裝 置。 (Ml 6)於命名為（Ml)至（Ml 5)中任一之電子供電系統 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（Ml)至（M16)中任一之電子供電系統 中，所述N個光伏電池串可被分佈於至少兩個追縱裝置之 中，每一追縱裝置可運作以追蹤太陽之移動。 (Ml 8)於命名為（Ml)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（Ml)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（Ml)至（Ml 9)中任一之電子供電系統 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。 (M21)於命名為（Ml)至（M20)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 153 201230633 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。 (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 性耦接至所對應之複數個光伏裝置之一光伏裝置，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 154 201230633 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（Ml)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（M30)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一命令、用以關閉開關電路之一命 令、以及用以令開關電路進入一旁路模式之一命令所構成 之群組中所選出。 (M33)於命名為（M30)至（M32)中任一之電子供電系 統中，所述資訊可包含開關電路狀態資訊與開關電路錯誤 資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N 為大於一之整數。每一開關電路可包含一輸入埠、一輸出 淳，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 155 201230633 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 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) 一第一輸入槔及一 第一輸出埠；（2)第一電晶體及第二電晶體以串聯方式電性 156 201230633 耦接通過此第一輸入埠，當電晶體位於其未導通狀恶 a夺，第二電晶體亦電性執接通過第一輸出琿，亚適用以對 流經第-輸出埠之電流提供〆路徑；（3)第一驅動電路’用 以驅動第一電晶體與第二電晶體之問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（〇1)之積體電路晶片可為一覆晶積體電 路晶片。 (03) 命名為（〇1)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（〇1)至（〇3)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 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= 第—驅動電路以致使第二電晶體分路第一輸出蜂。" (05) 於命名為（〇4)之積體電路晶片中， 口。 路可適用以根據一事件之發生而操作此第一控制器 、 其第二操作模式下，此事件係由下列之群組^所^出
157 'S 201230633 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（ΟΙ)至（05)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元件之一溫度超過一 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（ΟΙ)至（06)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（ΟΙ)至（07)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（ΟΙ)至（08)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 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 。 158 201230633 電晶體之切換，此中間開關節點係為第一電晶體與第二電 晶體所電性搞接之一節點。 (011) 於命名為（〇1)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 量。 (014) 於命名為（013)之積體電路晶片中，第一控制器 電路與第二控制器電路可為一共用控制器之一部分。 (015) 於命名為（013)及（014)其中之一積體電路晶片 中，第一輸出埠與第二輸出埠可以串聯方式被電性耦接於 此積體電路晶片之中。 -.泛 159 201230633 (016)於命名為（013)至（ΟΙ5)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 輸出埠；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。 (Ρ1) —種光伏系統，可包含Ν個第一光伏裝置及Ν 個積體電路晶片，其中Ν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 晶體與第二電晶體，以串聯方式電性耦接至此第一輸入 埠，當第一電晶體位於其未導通狀態時，第二電晶體亦電 性耦接通過此第一輸出埠，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Ν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 能。 (Ρ2)於命名為（Ρ1)之光伏系統中，Ν個積體電路晶片 之第一輸出槔可以串聯方式被電性耦接，並耦接至一負載 以建立一輸出電路。 (Ρ3)於命名為（Ρ2)之光伏系統中，每一對電性耦接之 第一電晶體與第二電晶體可形成為一開關電路之一部分， 160 201230633 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 之第一輸出谭可被以串聯方式電性轉接，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蜂可被以並聯 方式電性耦接。 (P5)於命名為（η)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-光伏次模組可包含複數個紐_之光伏電二單 元。 ⑽於命名為（P7)之光㈣統中，每_光伏:欠模組之 光伏電池單元可被以串聯方式電性轉接。 ㈣於命名為（P7)之絲“中，所述光伏電池板可 包含R排和C列之光伏電池單元，各自為大於一之 整數，且每-光伏次模組可包含R串輕接之光伏電池單元。 於命名為〇>7)之光伏“巾，所述級電池板可 包含R排和C列之光伏電池單元，各自為大於〆之 161 201230633 整數，且每一光伏次模組可包含X串耗接之光伏電池單 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（P13)中任一之光伏系统 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—步 包含：用以集中光線至N個第一光伏裝置中至少一光伏繁 置之光學結構。 X (P16)命名為（P1)至（P15)中任一之光伏系統可進一炎 包含：N個光伏裝置中至少兩個光伏裝置所共享之用以集 中光線之光學結構。 (P17)命名為（P1)至（P16)中任一之光伏系統可進一炎 包含：用以包覆N個光伏裝置中至少兩個光伏裝置以及^ 個積體電路晶片中至少一積體電路晶片之物質。 (P18)於命名為（P1)至（P4)、或（P13)至（P17)中任一文 162 201230633 光伏系統中，N個光伏裝置中至少一光伏裝置可為一多接 面光伏電池單元之一光伏接面。 (P19)於命名為（P1)至（P4)、或（P13)至（P18)中任一之 光伏系統中，N可為大於二之整數，且所述N各第一光伏 裝置可被擴展於至少兩個光伏電池板之間。 (P20)於命名為（P1)至（P19)中任一之光伏系統中，N 個積體電路晶片中至少一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 體以串聯方式電性耦接通過第二輸入埠，且當第三電晶體 位於其未導通狀態時，第四電晶體亦電性轉接通過第二輸 出埠，並適用以對流經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谭 之一第二光伏裝置中所擷取之一電能量。 (P21)於命名為（P1)至（P20)中任一光伏系統中，N個 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（P21)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，並電性耦接至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（P21)之光伏系統中，N個積體電路晶 163 201230633 片各自可透過複數個導線接合以電性耦接至N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 包含所對應之一電谷器’分別設置於N個第一光伏裝詈中 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（P1)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撐結構上。 (P26)於命名為（P25)之光伏系統中，一或多個支撐斧 構各自可由下列群組中選出：一印刷電路板、一陶究基板、 一聚醯亞胺基板、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，係透過複數個錫 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耦接至一或多個 支撐結構。 (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2〇〇千 164 201230633 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，流經第一輸入珲之漣波電流 可藉由一或多個多層陶究電容器所過濾。 (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。 (R3)於命名為（R1)之光伏系統中，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，此升壓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 165 201230633 輸入埠電性搞接至少通過第一光伏接面盘 _ 人 1 '、弟一光伏接面。 積 (R4)於命名為（R1)至（R3)中任—光伏系统中 體電路晶片可被設置於多接面光伏電池單元i (R5)於命名為⑽之光伏系、统中，所述積體電路 可為一覆晶積體電路晶片，並透過複數個錫球電性耦^至 多接面光伏電池單元。 (R6)於命名為（尺4)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至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 各一電谷器，係設置於此多接面光伏電池單元上並電性 轉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，所述支摟結構可由 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 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 166 201230633 包含：一第一電容器’設置於支撐結構上，並電性輕接通 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—之光伏系統中，所 述積體電路晶片可包含至少一輸出璋，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，電性輛接至輸出蜂與第一電容器之間，第二電容5| 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2一步包 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〜光伏系統中，所述 控制器可被建構以控制驅動電路，以欵使第一電晶體與第 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)之光伏系统中，所述積體電路晶 片可包含-輸入埠，係接合此積體電略晶片與多接面光伏 電池單元’並且趁此輸入埠之漣攻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 此所敘述之㈣’且於前文巾所料U容或所顯示於對 應之圖式中之示意圖皆應被視為1⑽，而非限制。其 後所述之申請專利範圍係涵蓋在此所栺述知本發明之所有 167 201230633 呈述皆取決於 總概及特;^之特徵’且本發明之_的所 申請專利範圍中所述敘之文字而定。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示—光伏電池單元之-模型。 第2圖係顯示對—弁俠雷.、★置& ·> + r- 尤伙電池早兀之電壓及功率之曲線 圖’係為電流之函數。 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 〇 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—電子供電系統，係 包含降壓·升壓開關電路以由此電子供電源擷取電能。 第6圖係顯示對應於一實施例之另一電子供電系統， 係包含降壓型式之開關電路以由此電子供電源擷取電能。 第7圖係顯示對應於一實施例之另一電子供電系統， 包含耦接變壓器之開關電路以由此電子供電源擷取電能。 第8圖係顯示對應於一實施例之—開關電路中之一控 制器。 第9圖係顯示對應於一實施例中用以使用一開關電路 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搞接至一電子 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 168 201230633 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_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 能。 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 片。 第27圖係對應於一實施例之一積體電路晶片，係包 169 201230633 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％—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， 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。 ^ 170 201230633 之择二二圖係顯示第5圖所示之開關裝置之另-實施例 之知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圖係顯不第4圖所示之電子供電系統之一實施 ’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 係包含互連電感。 ' 第43圖係顯不第6圖所示之電子供電系統之一實施 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 係包含互連電感。 ' 第45圖係顯不第7圖所示之電子供電系統之一實施 其中開關電路具有一前向型式拓墣。 第46圖係顯示帛19目所示之電子供電系統之一實施 係包含互連電感。 第47圖係顯不第20圖所示之電子供電系統之一實施 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 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。 例 例 例 例 例 例 例 171 201230633 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 濾次系統。 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 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 172 201230633 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MPPT直流至直流轉換器，其輸出埠係以串聯方式 電性耦接。 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MPPT轉換器及一降壓型式之MPPT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MPPT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MPPT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(N)電子供電源 404(1), 404(2), 404(N)開關電路 406(1), 406(2), 406(N)輸入埠 408(1), 408(2)，408(N)輸出埠 410負載 412輸出電路 173 201230633 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 528負載 530輸出電路 532(1), 532(N) 第一開關裝置 534(1), 534(N) 第二開關裝置 174 201230633 536(1)，536(N)控制器 540 電感 542過濾電容器 544(1), 544(N)電容器 546, 548 節點 600 電子供電系統 602(1), 602(N) 電子供電源 604(1), 604(N) 開關電路 606(1), 606(N) 輸入埠 608(1), 608(N) 第二輸入端 610(1), 610(N) 第一輸入端 612(1), 612(N) 負極端 614(1), 614(N) 正極端 616(1), 616(N) 負極輸入節點 618(1), 618(N) 正極輸入節點 620(1), 620(N) 輸出埠 622(1), 622(N) 第一輸出端 624(1), 624(N) 第—輸出端 626(1), 626(N) 628負載 630輸出電路 632電感 中間開關節點 634(1), 634(N) 第一開關裝置 636(1), 634(N) 第二開關裝置 _ 175 201230633 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)輸入琿 708(1), 708(2), 708(N)輸出埠 710負載 712輸出電路 714 電感 功率電壓器 溝通次系統 隔離邊界 控制器 主線圈側 副線圈側 716(1), 716(2), 716(3) 718(1), 718(2), 718(3) 720(1), 720(2), 720(3) 722(1), 722(2), 722(3) 724(1), 724(2), 724(3) 726(1), 726(2), 726(3) 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 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 176 201230633 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 電子供電糸統 1802(1), 1802(2), 1802(N) 電子供電源 1804(1), 1804(2), 1804(N) 開關電路 1806(1), 1806(2), 1806(N) 輸入璋 1808(1), 1808(2), 1808(N) 輸出埠 177 201230633 1810 負載 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) 電子供電源 1904(1), 1904(N) 開關電路 1906(1), 1906(N) 輸入璋 1908(1), 1908(N) 輸出埠 1910(1), 1910(N) 第一輸入端 1912(1), 1912(N) 第二輸入端 1914(1), 1914(N) 負極端 1916(1), 1916(N) 負極輸入節點 1918(1), 1918(N) 電感 1920(1), 1920(N) 中間開關節點 1922(1), 1922(N) 正極端 1924(1), 1924(N) 第一輸出端 1926(1), 1926(N) 第二輸出端 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 178 201230633 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 電子供電源 電子供電源 開關電路 開關電路 2008(1), 2008(2), 2008(N) 2010(1), 2010(2), 2010(N) 2012(1), 2012(2), 2012(M) 2014(1), 2014(2), 2014(N) 2016(1), 2018(1)電感 2100 電子供電系統 2102, 2104 電池串 2106 負載 電子供電源 2108(1), 2108(2), 2108(3), 2108(4), 2108(5), 2108(6) 2110(1), 2110(2), 2110(3),開關電路 2110(4), 2110(5), 2110(6) 電子供電源 開關電路 2200 電子供電系統 2202(1), 2202(2), 2202(N) 2204(1), 2204(2), 2204(N) 2206負載 2208輸出電路 2210 電感 179 201230633 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 2401(1), 2401(2), 2401(N) MPPT 裝置 2402(1), 2402(2)，2402(N)光伏裝置 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 2422 溫度感測器 2424壓降電阻器 2426 分路調整器 2428 節點 180 201230633 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 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 181 201230633 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 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 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 182 201230633 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 3406輸出電路 3408(1), 3408(2), 3408(M)光伏裝置 3410(1)，3410(2), 3410(M)開關電路 3412 電感 183 201230633 3414輸出電路電容 3416額外電感 3418輸出電容 3504(1), 3504(2), 3504(3)第一光伏連接端 3506(1), 3506(2), 3506(3)第二光伏連接端 3508多接面光伏電池單元 3510(1), 3510(2), 3510(3)接面 3600 電子供電系統 3602(1), 3602(2)，3602(N)電子供電源 3604(1)，3604(2)，3604(N)開關電路 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 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 184 201230633 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輸出埠 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 4〇〇4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 4400 電子供電系統 4402 互連電感 4500 電子供電系統 4502(1), 4502(N)電子供電源 185 201230633 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), 4542(N), 4548 電感 4600 電子供電系 4602(1), 4602(N) 4700 電子供電系 開關電路 輸入埠 第一輸入端 第--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 弟一輸出端 變壓器 主線圈 第一開關節點 第一開關裝置 控制器 副線圈 4544(1), 4544(N) 統 互連電感 統 二極 186 201230633 4702, 4704 互連電感 4800 電子供電系統 4802, 4804 電池串 4806(1), 4806(M), 4808(1)，4808(N)電子供電源 4810(1), 4810(M), 4812(1), 4812(N)開關電路 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 5002 開關裝置 5004 二極體 5006控制器 5008 輸入端 187 201230633 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 5126 PWM產生器 5200 電子供電系統 5202 互連電感 5300 過濾次系統 188 201230633 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 5422 電容器 5424輸出端 5426, 5428 轉換導通階層 5430 負向反饋迴路 189 201230633 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)，55 18(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 5614 控制器 5616 第一開關裝置 5618 電感 5620 第二開關裝置 190 201230633 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 5801 輸入埠
W 5802, 5804 輸入端 5805輸出埠 5806, 5808 輸出端 191 201230633 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 共用能量儲存電感 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) 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 6008 電池串優化器 6010 電感 6100 光伏系統 6102 積體電路 192 201230633 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 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 193 201230633 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 輸入埠 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 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 194 201230633 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 輸入埠 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 6906, 6908 輸出埠 6910,6912 輸出端 6914 輸入谭 6916 第一光伏接面 195 201230633 6918 輸入皡 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 196

Claims (1)

  1. 201230633 七、申請專利範圍： 1. 種用以由一電子供電源擷取電能之開關電路，係包 含： 一輸入埠，電性耦接至該電子供電源； 一輸出埠，電性耦接至一負載； 一第一開關裴置，建構以切換於其導通狀態與其未導通 狀_之間，用以由該輸入埠轉換電能至該輸出埠； 中間開關郎點，至少部分地由於該第一開關裝置切換 於其導通狀態與其未導通狀態間之故，以轉換於至少兩 個不同電位階層之間；以及 控制器’用以控制該第一開關裝置以最大化該中間開 關節點上一電壓之一平均值。 2. 如叫求項第1項所述之開關電路，其中該控制器適用以 重複地對§玄中間開關節點上該電壓之該平均值進行取 樣並且至少部分地依據該中間開關節點上該電壓之該 平均值之至少二個連續樣本以控制該第一開關裝置之 切換。 如明求項第2項所述之開關電路，其中該控制器適用以 控韦K亥第一開關裝置之切換以回應該中間開關節點上 雷 之該平均值之兩個連續樣本間之一差異。 如明求項第3項所述之開關電路，其中該控制器適用以 197 201230633 控制及第一開關裝置之切換以回應該中間mi節點上 該電壓之該平均值之兩個連續樣本間之該差異之一記 •如明求項第3項所述之開關電路，其中該控制器適用以 控制j第—開關裝置之切換以回應該中間開關節點上 f電I之忒平均值之兩個連續樣本間之該差異之一數 6.如請求項第3項所述之開Μ電路，其中該控制ϋ係建構 ::制：第一開關裝置之切換以回應該中間開關節點 上邊電壓之該平均值之兩個連續樣本間之該差異 舌己说與一數量。 =項第2項所述之開關電路，其中該控制器包含一 取樣電路’軸構以產纽巾間開料點上該電壓之該 平均值之至少兩個連續樣本。 / 一 ^項第7項所述之開關電路，其中該取樣電路包含 建構盘第二取樣電路’該第-取樣電路係 、χ弟一取樣電路以於一不同時間下對該令間 卽點上該電壓之該平均值進行取樣。 .•泛 9·如請求項第8項所述之襲電路，其中該控㈣進―# 198 201230633 包3 —第一低通濾波器與一第二低通濾波器，該第一低 通慮波器係建構對應於該第一取樣電路以產生該中間 關節點上該電壓之—平均值，該第二低通濾波器係建 構以對應於該第二取樣電路以產生該中間開關節點上 該，壓之一平均值’該第一低通濾波器與該第二低通濾 波器各自具有對應之—時間常數，該時間常數係大於該 第一開關裝置之一切換週期。 1〇. t請求項第9項所述之開關電路’其中該第一低通渡波 器與該第二低通濾波器共享至少一元件。 11. 如明求項第7項所述之開關電路，其中該開關電路控制 器之一起始時間係被鬆散地控制。 12. 如研求項第2項所述之開關電路，其中該控制器係建構 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，該取樣比率係足夠快速以致使該輸出 埠輸出電流之一變化量百分比係少於該中間開關節點 上該電壓之該平均值之連續樣本間之該第一開關裝置 之工作週期之一變化量百分比。 13. 如請求項第2項所述之開關電路，其中該控制器係建構 以於取樣比率重複地對該中間開關節點上該電壓之 5亥平均值進行取樣，該取樣比率係足夠快速以致使△// 199 201230633 Jr 係小於 A £>/£>R，莫r ψ . 上之好均值之一第一 泣變化曰、一連續樣本間之該輪出埠所流出之電 流變化量，且第二揭土 Γ — τ 樣本發生於第一樣本之後； 1r ^max — /min ； U係為該輸料所輸出之電流之-最大預期值； W糸為該輸料所輸出之電流之 γ:為於該中間開關節點上該電壓之該二之該 樣本與該第二連續樣本間之該第-開關裝置 之工作週期之變化量；以及 係為該第一開關驻 ,自裝置之—敢大預期工作週期與一最 小預期工作週期間之差異量。 14·2ί項第2項所述之開關電路，其中該控制器適用以 it二重複地對^中間開關節點上該電壓之該平均值 妝@樣°亥頻率係低於該第一開關裝置切換於其導通 狀怨與未導通狀態間之一頻率。 以一=員第14項所述之開關電路，其中該控制器適用 值:1員率重複地對該中間開關節點上該電壓之該平均 涵仙:取樣’該頻率係低於該第一開關裝置切換於其導 I、與未導通狀態間之該頻率之十分之一。 ’如叫求項第1項所述之開關電路，其中： 200 201230633 邊輸入埠包含一第一輸入端與一第二輸入端； δ亥輸出埠包含一第一輸出端與一第二輸出端. 該第-開關裝置電性耦接於該第一輸 該 關節點之間；以及 Α中間開 該開關電路進一步包含由—__ 至由兮筮- 一幵關雇置與電性耦接 由該第二輸入鈿與該中間開關節點間之一二 構成之群組中所選出之一裝置，告 i去谱、2 衣置田0亥弟一開關裝置位於 八導、狀態時’該裝置係建構以對位於該第一於屮她 與該第二輸出端間之電流提供一路徑。 别 17.:請求項第16項所述之開關電路，其中該第一輪 接至==開關節點’以及— .如明求項第【項所述之開關電路，其中： :亥輸入埠包含一第一輸入端與一第二輪入端； 5亥輸出琿包含—第—輸出端與-第二輸出端； 該第一開關裝置電性耦接至該第一輸 關節點之間；以及 ' tfa1^ ，關電路進-步包含：-第二開關裝置以及—二極 ==別電性減至該第二輸人端與該中間開關節點之 亥第—開關裝置位於其未導通狀態時，該第二開 二與該二極體係建構以對該第-輪出端與該第二 輸出端間之電流提供一路徑。 201 201230633 19. 如請求項第1項所述之開關電路，其中： 該開關電路進一步包含一偏壓電源供應埠； 該輸入埠包含一第一輸入端與一第二輸入端；以及 當通過該第二輸入端與該第一輸入端之一電壓量低於 一臨界值時，該控制器係建構以至少部分地由電性耦接 至該偏壓電源供應埠之一電子供電源取得電能。 20. 如請求項第1項所述之開關電路，其中該第一開關裝置 包含一電晶體，該電晶體包含複數個獨立地可控制電晶 體元件，其中至少一些獨立地可控制電晶體元件可運作 以獨立地切換於其導通狀態與其未導通狀態之間，該控 制器被建構以至少部分地依據該第一開關裝置之一工 作週期以控制該複數個獨立地可控制電晶體元件中之 一有效數量。 21. 如請求項第1項所述之開關電路，其中： 該開關電路進一步包含：一第二開關裝置，係建構以切 換於其導通狀態與未導通狀態之間，並且與該第一開關 裝置共同運作以由該輸入埠轉換電能至該輸出埠；以及 該第二開關裝置包含：一電晶體，係包含複數個獨立地 可控制之電晶體元件，其中至少一部分之獨立地可控制 電晶體元件可運作以獨立地切換於其導通狀態與其未 導通狀態之間，該控制器係建構以至少部分地依據該第 二開關裝置之一工作週期以控制該複數個獨立地可控 202 201230633 制電晶體元件中之一有效數量。 22.如請求項第丨項所述之開關電路，其中： 於該開關電路之一第一择作握々# #㈣Μ式下’該控制ϋ適用以控 制该弟一開關裝置以最大化該中間開關節點上 之該平均值； 電路之一第二操作模式下，該控制器進一步適 用以連續地操作該第-開關裝置 該輸出痒包含—第—輸出端與-第二輸^⑸中， 该開關電路進一步包含電性 第二輪屮嫂壯班 乐勒出鈿與該 導通狀=且#該第—開關裝置位於其未 二輸出端間之電流提供一路徑。《輸仏與该第 請求項第22項所述之開關電路，其中 電源對該控制器所供應之一電壓旦 電子供 值時，該控制器係進—步建構二”或等於一臨界 二操作模式中。 刼作5亥開關電路於該第 第23項所述之開闕電路，其中電性福接至， 出端舆該第二輪出端間之該襄置包含-二 Γ體 25.如請—第23項所叙 第—輪出端盥，/、中電性耦接至該 …亥第一輪出端間之該裝置包含一空乏式 203 201230633 電晶體（depletion mode transistor)。 26. 如請求項第1項所述之開關電路，其中： 該輸出谭包含一第一輸出端與一第二輸出端； 該開關電路進一步包含：一第二開關裝置，電性耦接至 該第一輸出端與該第二輸出端之間； 於該開關電路之一第一操作模式下，該控制器適用以控 制該第一開關裝置以最大化該中間開關節點上該電壓 之該平均值；以及 於該開關電路之一第二操作模式下，該控制器適用以連 續操作該第二開關裝置於其導通狀態。 27. 如請求項第26項所述之開關電路，其中如果一電子供 電源供應該控制器之一電壓量大於一第一臨界值、並小 於或等於一第二臨界值時，該控制器進一步適用以操作 該開關電路於該第二操作模式下。 28. 如請求項第26項所述之開關電路，其中該控制器進一 步適用以依據一事件之發生操作該開關電路於該第二 操作模式，該事件係由下列群組中選出：（1)由該輸入 埠轉換至該輸出埠之電能係低於一臨界值；（2)通過該 輸出埠之一電流量係低於一臨界值；（3)流經該第一輸 出端與該第二輸出端間之電流超過一臨界值；以及（4) 該開關電路之一溫度超過一臨界值。 •在 204 201230633 29.如請求項第】項所述之開 第-輪出端與-第二輸出端，該控===包含一 ==?作以致使流經該第-輪出端與：:: 出鳊間之電流僅以一單一方向。 30.如請求項第2項所述之 切換於其導通狀態盘未導通二广亥第一開關裝置 地控制。 …、未㈣“H率係被鬆散 3^種用以由—電子供電源擷取電能之開關電路，係包 一第一輸入端與一第二輸入端； ;第—輸出端與-第二輸出端，用以電性麵接至一負 載； 只 關^開關裝置，電性補於該第—輸人端與-t間開 斑i2間’ 3第—開關裝置建構以切換於其導通狀態 與其未導通狀態之間； ^開關裝置，電性搞接於該第二輸入端與該中間開 即點之間’且當該第—開關裝置位於其未導通狀態 日曰’適用以對位於該第—輸出端與第二輸出端間之電流 提供一路徑；以及 •-控制器，建構以控制該第一開關裝置之切換以回應通 過該第二開關裝置之—電壓之—平均值之—改變，以致 使由電性搞接至該第—輸入端與該第二輸入端之一電 205 201230633 子供電源所擷取之一電能量係為至少實質上最大化。 32. —種用以由一電子供電源擷取電能之開關電路，係包 含： 一輸入埠，用以電性耦接至該電子供電源； 一輸出埠，用以電性耦接至一負載； 一第一開關裝置，被建構以切換於其導通狀態與其未導 通狀態之間，以由該輸入埠轉換電能至該輸出埠；以及 一控制器，用以控制該第一開關裝置以最大化通過該輸 出埠之一電壓之一平均值。 33. 如請求項第32項所述之開關電路，其中： 該輸入埠包含一第一輸入端與一第二輸入端； 該第一開關裝置被電性耦接於該第一輸入端與一中間 開關節點之間；以及 該開關電路進一步包含： 一裝置，由電性耦接至該第二輸入端與該中間開關節點 之一二極體與一第二開關裝置所構成之群組中選出； 一電感器，電性耦接於該中間開關節點與該輸出埠之 間；以及 一電容器，電性耦接通過該輸出埠。 34. —種由一電子供電源擷取電能之開關電路，係包含： 一輸入埠，用以電性耦接至該電子供電源； 206 201230633 一輸出埠，用以電性耦接至一負載，該輸出埠包含一第 一輸出端與一第二輸出端； 一第一開關裝置，被建構以切換於其導通狀態與其未導 通狀態之間以由該輸入淳轉換電能至該輸出璋； 一能量儲存裝置；以及 一控制器，被建構以控制該第一開關裝置之切換以至少 實質上最大化由該電子供電源所擷取之一電能量； 其中該開關電路被建構以致使當電性耦接至該輸入埠 之一電子供電源不能提供足夠之電能以令該控制器運 作，且電能可於該輸出埠所獲得時： 該能量儲存裝置透過該第一輸出端與該第二輸出端重 複地由可得之能量所充電；以及 該控制器至少部分地由該能量儲存裝置中所儲存之能 量取得電能。 35. 如請求項第34項所述之開關電路，進一步包含：一第 二開關裝置，當該第一開關裝置位於其未導通狀態時， 該第二開關裝置被建構以對位於該第一輸出端與該第 二輸出端間之電流提供一路徑；以及當該控制器由該能 量儲存裝置取得電能時，該控制器適用以致使該第二開 關裝置運作於其導通狀態下。 36. 如請求項第35項所述之開關電路，進一步包含：一二 極體，以並聯方式電性耦接至該第二開關裝置。 207 201230633 37·:睛求項第36項所述之開 置及該二杨體係為一電晶體之一部分上亥第一開關裝 队如清求項第％項所述之開 建構以勤枯A& 具甲^亥開關電路被 能提供足夠之雷〜電子供電源不 令该控制器運作，且雷能可於兮終 出埠取得時，哕坌朗酤里t卞電月b 了於3亥輸 位於該當―^第一開關装置與該二極體係交替地導通 ' 輪出端與該第二輸出端間之電流。 置導通=3主8項所述之開關電路’其中該第二開關裝 電^時間相較於該二極體導通電流時間為一較 長之時間分布。 4〇·如β求項第34項所述之開關電路，其中： :亥輸入埠包含—第—輸人端與—第二輸入端； 4開關電路進_步包含—中間開關節點； $關裝置電性耦接至該第一輸入端與該中間開 關節點之間； ^開關電路進_步包含_第二開關裝置，電性柄接於該 第二輸入端與該中間開關節點之間；以及 肩控制益進一步適用以控制該第一開關裝置之切換以 最大化通過该第二開關裝置之該電壓之該平均值。 41.種用以由至少二電子供電源擷取電能之開關電路，係 208 201230633 包含： 一第一輸入埠、一第二輸入埠及一輸出埠； 一第一次電路，包含一第一開關裝置適用以切換於其導 通狀態與其未導通狀態之間，以由該第一輸入埠轉換電 能至該第二輸入埠； 一第二次電路，包含一第二開關裝置建構以切換於其導 通狀態與其未導通狀態之間，以由該第二輸入埠轉換電 能至該輸出埠；以及 一控制器，適用以至少控制該第一開關裝置與該第二開 關裝置之切換，以實質上最大化由電性耦接通過該第一 輸入埠之一電子供電源、以及電性耦接通過該第二輸入 埠之一電子供電源中所轉換至電性耦接於該輸出埠之 一負載之電能。 42. 如請求項第41項所述之開關電路，其中該第一次電路 包含：一開關電路，係具有一升壓拓撲。 43. 如請求項第42項所述之開關電路，其中： 該第二開關裝置及一第三開關裝置，以串聯方式電性耦 接通過該第二輸入埠； 該第三開關裝置亦電性耦接通過該輸出埠；以及 當該第二開關裝置位於其未導通狀態時，該第三開關裝 置對通過該輸出埠之電流提供一路徑。 209 201230633 44.=求項第41項所述之開關電路，其中該第-次電路 匕各開關電路，具有一降壓·升壓拓墣。 45·如請求項苐料項所述之開關電路其中： 該第二開關裝置及一第三開關裝置，’以聯 接通過該第二輸人槔； Μ方式電⑽ ^第三開關褒置亦電性搞接通過該輸出棒；以及 田。亥第一開關裝置位於其未導通狀態時，該第二_ 置對通過該輸料之電流提供—路徑f Μ 一開關裝 46.如請求項第41項所述之開關電路， :該第一鳴置與該第二開關…彳=用同 12=11 Ί所述之開關電路，其中該控制器被建 -電# Γ冑上最大化該第二次電路之一開關節點上 逼廢之一平均值。 48. —種用以由夺，卜— • ^ 一電子供電源操取電能之系統，係包 含： ” 降麗-相轉換器，包含—輸人埠與—輸出埠，該降 壓-升麗轉換器可運作實 崎π 貫質上取大化由電性耦接 一八輸入埠之一電子供電源所擷取之電能量；以及 開關電路，包含一輸入埠，該開關電路可運作以至少 210 201230633 實質上最大化由電性轉接至其輸入璋之―電 所擷取之電能量； /、$源 其中該降歷-升塵轉換哭夕鱼、，Λ ^ 埠串聯方式電性柄接 至该開關電路之輸入蜂。 * 49*· 一種用以由讀~電子供·雷、v§ j^s *0^7 + a 人· 于供電源擷取電能之開關電路，係包 含· -輸入埠’用以電性耦接至該電子供電源、及 埠’用以電性耦接至—負载； 一第一開關裝置與一第二開關裝置，以串聯方式電性耦 接通過該輸入埠； 飞电/·生揭 一第三開關裝置與一笫 接通過該輸出谭；開關裝置’以串聯方式電性相 二能量儲存電感H，以串聯方式電絲接至 郎點與一第二開關節點之間， 開關 外也 <间°亥弟—開關節點係為位於 该第一開關裝置與該第-n關駐里α ^ g ^ 、※弟—開關裝置所電性耦接之節 點，該第二開關節點係為 即 勹仅於4弟二開關裝置與該第四 開關裝置所電性耦接之節點；以及 —控制器’用以控制該第— M y壯μ 利X弟開關裝置、第二開關裝置、 弟-開關裝置及第四開關裝置之運作，以致使. ::開::電路之一第—操作模式下，該第一開關裝置、 壓^開關裝置及該能量儲存電感器整體運作如一降 少實質上最大化由該電子供電源轉換至 4負載之電能；以及 211 201230633 於該開關電路之一第二操作模式下，該第三開關裝置、 該第四開關裝置與該能量儲存電感器整體運作如一升 壓轉換器，以至少實質上最大化由該電子供電源轉換至 該負載之電能。 50. 如請求項第49項所述之開關電路，其中該控制器適用 以： 於該開關電路之該第一操作模式下，連續地操作此該第 三開關裝置於其導通狀態，以及操作該第四開關裝置於 其未導通狀態；以及 於該開關電路之該第二操作模式下，連續地操作該第一 開關裝置於其導通狀態，以及操作該第二開關裝置於其 未導通狀態。 51. 如請求項第49項所述之開關電路，其中： 於該開關電路之該第一操作模式下，該控制器適用以致 使該第一開關裝置與該第二開關裝置以至少200千赫 之一頻率切換於其導通狀態與未導通狀態之間； 於該開關電路之該第二操作模式下，該控制器適用以致 使該第三開關裝置與該第四開關裝置以至少200千赫 之一頻率切換於其導通狀態與未導通狀態之間；以及 該開關電路進一步包含一多層陶瓷電容器，電性耦接通 過該輸入埠。 212 201230633 52. 如請求項第49項所述之開關電路，其中該控制器適用 以於該開關電路之該第一 #作模式與㈣二操作模式 之至少一操作模式中以至少實質上最大化通過該輸出 埠之一電壓之一平均值。 53. 如請求項第49項所述之開關電路，其中如果通過該輸 入阜之電壓下降至低於一臨界值時，該控制器適用以 透過該開關電路減少由該電子供電源中所擷取之電流 量。 54·種用以操作耦接至一電子供電源之一開關電路以致 使由該電子供電源所擷取之電能量係為至少實質上最 大化之方法，其步驟包含： 重複地決定該開關電路之一中間開關節點上一電壓之 一平均值； 比較該中間開關節點上該電壓之一最新平均值與該中 間開關節點上該電壓之一先前平均值； 如果忒最新平均值大於該先前平均值時，調整該開關電 路之一開關裝置之一工作週期於一第一方向；以及 如果该最新平均值小於該先前平均值時，調整該開關裝 置之v亥工作週期於一第二方向，該第二方向相反於該第 一方向。 5.如明求項第54項所述之方法，進一步包含下列步驟： 213 201230633 ^果5亥電子供電源之—輸出電壓下降至低於—臨界值 時，調整該_裝置之切細減少關_路之—輪出 功率。 56. 如請求項第54項所述之枝，進—步包含下列步驟： 如果該電子供電源之—輸出電壓低於-臨界值時，去除 5亥開關裝置之切換。 “ 57. 如請求項第54項所述之方法，進—步包含下列步驟： 如果該電子供電源之—輸出電壓低於—臨界值時，連續 地插作該開關電路之至少—開關裝置於其導通狀態。、 从如請求項第54項所述之方法，進—步包含下列步驟： t果違電子供電源之—輸出電壓下降至低於—臨界值 士旦藉由该開關電路以減少由該電子供電源所擷取之電 流量 ° 59.如：求項第54項所述之方法進—步包含下列步驟： —、复也^頻率決定該中間開關節點上該電壓之該平 均值’該頻率係低於該開關裝置切換於其導通狀態與1 未導通狀態間之一頻率。 、/、 6〇.如請求項第54項所述之方法，進—步包含下列步驟： 、复也X 頻率決定該中間開關節點上該電壓之該平 均值，該頻率係低於該開關裝置切換於其導通狀態與其 201230633 未導通狀態間之一頻率之十分之一。 61. —種用以操作接合於一電子供電源與一負載之一開關 電路之方法，係包含下列步驟： 於該開關電路之一第一操作模式中，控制該開關電路之 一第一開關裝置之切換以至少實質上最大化由該電子 供電源轉換至該負載之電能；以及 於該開關電路之一第二操作模式中，對由該負載流至該 開關電路之電流提供一分路路徑。 62. 如請求項第61項所述之方法，進一步包含下列步驟： 如果流經該電子供電源與該開關電路間之一電流量下 降至低於一臨界值時，由該第一操作模式轉換至該第二 操作模式。 63. 如請求項第61項所述之方法，進一步包含下列步驟： 如果流經該電子供電源與該開關電路之一電流量下降 至一臨界值時，由該第一操作模式轉換至該第二操作模 式。 64. 如請求項第61項所述之方法，進一步包含下列步驟： 如果由該電子供電源轉換至該負載之一電能量下降至 低於一臨界值時，由該第一操作模式轉換至該第二操作 模式。 215 201230633 65.如請求項第61項所述之方法，其中該開關電路包含一 第一輸出端與一第二輸出端，用以電性耦接至該負載， 該方法進一步包含下列之步驟：切換該第一輸出端與該 第二輸出端於該第二操作模式中。 66. 如請求項第65項所述之方法，其中該切換步驟進一步 包含：操作一第二開關裝置電性耦接通過該第一輸出端 與該第二輸出端於其導通狀態下。 67. 如請求項第66項所述之方法，進一步包含下列步驟： 於該第二操作模式中，連續地操作該第二開關裝置於其 導通狀態。 68. 如請求項第66項所述之方法，進一步包含下列步驟： 於該第二操作模式中，由包含該負載之一電路中所擷取 之電能至少部分地供應該開關電路電能。 69. —種用以操作一開關電路耦接至一電子供電源以致使 由該電子供電源所擷取之電能量係為至少實質上最大 化之方法，係包含下列步驟： 重複地決定該開關電路之一運作特徵； 比較該運作特徵之一最新數值與該運作特徵之一先前 數值； 如果該運作特徵之該最新數值大於該運作特徵之該先 216 201230633 前數值時，令一最大功率點追蹤調整使該開關電路於一 第一方向；以及 如果該運作特徵之該最新數值小於該運作特徵之該先 前數值時，令一最大功率點追蹤調整使該開關電路於一 第二方向，該第二方向係相反於該第一方向。 70. 如請求項第69項所述之方法，其中該開關電路之該運 作特徵係為該開關電路之一中間開關節點上一電壓之 一平均值。 71. 如請求項第69項所述之方法，其中： 該令一最大功率點追蹤調整使該開關電路於該第一方 向之步驟包含：藉由一第一預定數量調整該開關電路之 一運作參數；以及 該令一最大功率點追蹤調整使該開關電路於該第二方 向之步驟包含：藉由一第二預定數量調整該開關電路之 一運作參數。 72. 如請求項第69項所述之方法，其中： 該令一最大功率點追蹤調整使該開關電路於該第一方 向之步驟包含：藉由一第一數量調整該開關電路之一操 作參數，該第一數量係為該運作特徵之該最新數值與該 運作特徵之該先前數值間之一差異量之一函數；以及 該令一最大功率點追蹤調整使該開關電路於該第二方 217 201230633 向之步驟包含：藉由一第二數量調整該開關電路之一操 作參數，該第二數量係為該運作特徵之該最新數值與該 運作特徵之該先前數值間之一差異量之一函數。 73. 如請求項第69項所述之方法，其中： 該令一最大功率點追蹤調整使該開關電路於該第一方 向之步驟包含：藉由一第一數量調整該開關電路之一操 作參數，該第一數量至少部分地由該開關電路之該運作 特徵之一或多個歷程數值所決定；以及 該令一最大功率點追蹤調整使該開關電路於該第二方 向之步驟包含：藉由一第二數量調整該開關電路之一操 作參數，該第二數量至少部分地由該開關電路之該運作 特徵之一或多個歷程數值所決定。 74. 如請求項第69項所述之方法，進一步包含下列步驟： 只有當如果該開關電路之該運作特徵之該最新數值與 該開關電路之該運作特徵之該先前數值間之一差異量 超過一臨界值時，才實行令一最大功率點追蹤調整該開 關電路之步驟。 75. 如請求項第69項所述之方法，進一步包含：起初先對 該開關電路之一操作參數設定為於先前至少實值上對 應該電子供電源之一最大功率點之一數值。 218 201230633 76.如請求項第69項所述之方法，進一步包含：如果該電 子供電源之一輸出電壓下降低於一臨界值時，藉由該開 關電路減少由該電子供電源所擷取之電流量。 77.—種用以操作一開關電路之方法，該開關電路包含：— 輸入埠、一輸出埠、一能量儲存裝置、一第一開關装置、 及一第二開關裝置電性耦接通過該輸出埠，該方法係包 含下列步驟： 於該開關電路之一第一操作模式中，控至該第一開關裝 置之切換於其導通狀態與未導通狀態之間，以轉換由該 輸入埠之電能至該輸出埠；以及 X 於該開關電路之一第二操作模式中： 由包含該輪出琿之一電路中擷取能量以對該能量儲存 裝置進行充電；以及 使用儲存於該能量儲存裝置之能量以致使該第二開關 裝置運作於其導通狀態。 %如請求項第77項所述之方法，進—步包含下列步驟· 路之該第二操作模式中，由該充電步驟與該 使用步驟中選擇其中之一實行。 79.如請求項第77項所沭 、進一步包含下列步驟： 於该開關電路之該第一描今 弟刼作杈式中，控制該第一開關裝 置之切換以至少膏曾f*孕· 丄& 貫質上取大化由電性耦接至該輸入埠 219 201230633 之一電子供電源所擷取之一電能量。 220
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