TWI411906B - 電源供應裝置及最大功率追蹤方法 - Google Patents

Description

電源供應裝置及最大功率追蹤方法

本發明係關於一種裝置及追蹤方法，特別關於一種電源供應裝置及最大功率追蹤方法。

近年來，由於環保意識的擡頭和石化能源(例如石油、煤)的逐漸枯竭，讓世界各國察覺到新型能源開發的重要性。由於太陽光是取之不盡、用之不竭的天然能源，除了沒有能源耗盡的疑慮之外，也可以避免能源被壟斷的問題。因此，世界各國也積極地發展太陽能源的應用科技，期望由增加太陽能源的利用來減低對石化能源的依賴。其中，太陽能源的利用最主要的是太陽能電池(solar cell，又稱光伏photovoltaic，PV)，其係直接將光能轉換成電能，而輸出的電力就可供應給負載設備來使用。

請參照圖1A所示，其為習知不同照度下之一種太陽能電池的輸出電壓(V_PV )與輸出電流(I_PV )之特性曲線示意圖，其中，圖1A係顯示4種不同照度下，輸出電壓與輸出電流之特性曲線。於圖示中可發現，在不同照度下，電壓與電流的特性曲線只是上下的平移變化，特性曲線之曲率係不變的。

另外，可依太陽能電池的輸出特性將特性曲線區分為電流源區A、電壓源區B及最大功率區C(以照度為1000W/m2之特性曲線為例)。其中，當負載所需功率小於太陽能電池所能提供的最大功率時(即負載電流較小，且太陽能電池的輸出功率可供應負載所需)，太陽能電池之操作點係位於電壓源區B。再者，當負載所需功率大於太陽能電池所能提供的最大功率時(即負載電流較大，且太陽能電池的輸出功率無法供應負載所需)，太陽能電池之操作點係位於電流源區A。此外，當負載所需功率與太陽能電池所能提供的最大功率大約相等時，此時，太陽能電池之操作點係位於最大功率區C內，太陽能電池具有最大功率的輸出。

此外，請參照圖1B所示，其為習知一種具最大功率追縱功能之電源供應裝置1的功能方塊示意圖。電源供應裝置1係供電給一負載裝置L使用。其中，電源供應裝置1包括一電力輸出單元11、一轉換單元12、二類比/數位轉換器13、14、一閘極驅動單元15及一控制單元16。

轉換單元12與電力輸出單元11及負載裝置L電性連接，並將電力輸出單元11的一輸出訊號P1轉換成一驅動訊號P2，以供應負載裝置L。再者，類比/數位轉換器13、14係分別電性連接電力輸出單元11、轉換單元12及控制單元16，並將電力輸出單元11輸出之類比輸出訊號P1及轉換單元12輸出之類比驅動訊號P2分別轉換成數位訊號，以分別輸入控制單元16。控制單元16與閘極驅動單元15電性連接，並接收類比/數位轉換器13、14的輸出，以產生一控制訊號P3，以控制閘極驅動單元15作動，進而控制轉換單元12作動，以使電力輸出單元11之輸出功率控制在如圖1A所示之最大功率區C內，進而使電源供應裝置1具有最大功率的輸出，以供應負載裝置L所需。

然而，上述之電源供應裝置1之控制單元16一般係採用數位晶片，例如係採用可程式邏輯陣列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)處理器、數位訊號處理器(Digit Signal Processor,DSP)或可程式介面控制器(Programmable Interface Controller,PIC)等。另外，因應數位晶片的使用，電源供應裝置1內亦需使用兩類比/數位轉換器13、14，以進行訊號的轉換。如此，將使電源供應裝置1的整體電路成本相當高。

因此，如何提供一種電源供應裝置及最大功率的追蹤方法，可具有最大功率的輸出，並具有較低的電路成本，已成為重要課題之一。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種可具有最大功率的輸出，並具有較低的電路成本之電源供應裝置及最大功率的追蹤方法。

為達上述目的，依據本發明之一種電源供應裝置係輸出一驅動訊號，以驅動一負載裝置，並包括一電力輸出單元、一轉換單元、一前饋單元、一回授單元以及一控制單元。轉換單元係與電力輸出單元及負載裝置電性連接，並依據電力輸出單元之一輸出訊號產生驅動訊號。前饋單元係與電力輸出單元及轉換單元電性連接，並依據輸出訊號產生一責任周期參考訊號。回授單元係與轉換單元、負載裝置及前饋單元電性連接，並依據驅動訊號產生一回授訊號。控制單元係與前饋單元、回授單元及轉換單元電性連接，並依據責任周期參考訊號及回授訊號輸出一控制訊號控制轉換單元作動，進而使電源供應裝置具有最大功率的輸出。

在本發明之一實施例中，轉換單元具有一開關元件，控制訊號控制開關元件導通，進而使電力輸出單元重新輸出輸出訊號。

在本發明之一實施例中，前饋單元具有一低通濾波器，其係電性連接電力輸出單元，並依據輸出訊號產生一暫態電壓平均訊號。

在本發明之一實施例中，前饋單元更具有一減法器，其係電性連接電力輸出單元及低通濾波器，並將輸出訊號及暫態電壓平均訊號相減，以產生責任周期參考訊號，並輸入控制單元。

在本發明之一實施例中，回授單元具有一補償器，其係電性連接轉換單元，並將驅動訊號之電壓轉換成一電壓回授補償訊號。

在本發明之一實施例中，回授單元更具有一隔離元件，其係電性連接補償器及控制單元，並依據電壓回授補償訊號輸出電壓回授訊號，以輸入控制單元。

在本發明之一實施例中，回授單元更具有一分壓元件，其係電性連接控制單元，並將驅動訊號的電流轉換成電流回授訊號，以輸入控制單元。

在本發明之一實施例中，控制單元係整合責任周期參考訊號與回授訊號，並輸出控制訊號，以控制轉換單元作動。

在本發明之一實施例中，當責任周期參考訊號大於一預設參考值時，控制單元輸出控制訊號。

為達上述目的，依據本發明之一種最大功率追蹤方法，係應用於一電源供應裝置，電源供應裝置具有一電力輸出單元及一轉換單元，電力輸出單元輸出一輸出訊號，轉換單元依據輸出訊號輸出一驅動訊號，以驅動一負載裝置，追蹤方法包括以下步驟：依據輸出訊號產生一責任周期參考訊號，並依據驅動訊號產生一回授訊號；依據責任周期參考訊號及回授訊號產生一控制訊號；以及依據控制訊號控制轉換單元作動，以使電力輸出單元之輸出功率限制在最大功率區，進而使電源供應裝置具有最大功率的輸出。

在本發明之一實施例中，控制訊號控制轉換單元之一開關元件導通。

在本發明之一實施例中，在產生責任周期參考訊號之前，更包括依據輸出訊號產生一暫態電壓平均訊號。

在本發明之一實施例中，在產生責任周期參考訊號之前，更包括將輸出訊號及暫態電壓平均訊號相減。

在本發明之一實施例中，在產生回授訊號之前，更包括依據驅動訊號之電壓產生一電壓回授補償訊號。

在本發明之一實施例中，在產生回授訊號之前，更包括依據電壓回授補償訊號產生電壓回授訊號。

在本發明之一實施例中，在產生回授訊號之前，更包括感測驅動訊號的電流並轉換成電流回授訊號。

在本發明之一實施例中，最大功率追蹤方法更包括整合責任周期參考訊號與回授訊號，並輸出控制訊號。

在本發明之一實施例中，最大功率追蹤方法更包括比較責任周期參考訊號與一預設參考值。

在本發明之一實施例中，當責任周期參考訊號大於預設參考值時，輸出控制訊號，以控制轉換單元作動。

承上所述，依據本發明之電源供應裝置及最大功率追蹤方法，因前饋單元係依據電力輸出單元之輸出訊號產生一責任周期參考訊號，回授單元係依據轉換單元輸出之驅動訊號產生一回授訊號。而控制單元係依據責任周期參考訊號及回授訊號輸出一控制訊號以控制轉換單元之開關元件作動，使轉換單元可重新啟動，並使電力輸出單元可重新輸出。因此，本發明之電源供應裝置可使電力輸出單元之輸出功率限制在最大功率區，進而使電源供應裝置具有最大功率的輸出。另外，本發明之電源供應裝置具有最大功率追蹤的功能。此外，電源供應裝置係為一類比電路，與習知使用數位晶片的電路相較，電源供應裝置之架構簡單，並且具有較低的電路成本。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種電源供應裝置及最大功率的追蹤方法，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

請參照圖2A及圖2B所示，其分別為本發明較佳實施例之一種電源供應裝置2的示意圖及功能方塊示意圖。電源供應裝置2係輸出一驅動訊號SG，以供應並驅動一負載裝置L。其中，負載裝置L例如可為一家電產品、手機、電腦、全球定位系統(global position system,GPS)、個人行動助理(personal digital assistant,PDA)或其它電子產品。於此，並不加以限制。

電源供應裝置2係包括一電力輸出單元21、一轉換單元22、一前饋單元23、一回授單元24以及一控制單元25。

其中，電力輸出單元21係包含一太陽能電池元件或一太陽能電池模組。換言之，電力輸出單元21可為一太陽能電池元件，或者，電力輸出單元21可為複數太陽能電池元件並聯及/或串聯所組成。於此，並不加以限制。

轉換單元22係與電力輸出單元21及負載裝置L電性連接。轉換單元22係依據電力輸出單元21之一輸出訊號SG產生一驅動訊號DS，以供應及驅動負載裝置L。換言之，轉換單元22係將輸出訊號SG進行轉換，以供電給負載裝置L使用。其中，轉換單元22例如係為一直流/直流轉換器(D/D Converter)或一直流/交流轉換器(A/D Converter)。另外，輸出訊號SG係為電力輸出單元21輸出之暫態電壓。

前饋單元23係與電力輸出單元21及轉換單元22電性連接。前饋單元23並依據輸出訊號SG產生一責任周期參考訊號DCS，以輸入控制單元25。

回授單元24係與轉換單元22、負載裝置L及前饋單元23電性連接。回授單元24係依據驅動訊號DS產生一回授訊號FS，並輸入控制單元25。其中，回授單元24係將驅動訊號DS之電壓與電流分別轉換成一電壓回授訊號及一電流回授訊號(圖未顯示)。

控制單元25係與前饋單元23、回授單元24及轉換單元22電性連接。控制單元25係依據責任周期參考訊號DCS及回授訊號FS輸出一控制訊號CS，以輸入轉換單元22並控制轉換單元22作動，使電力輸出單元21之輸出功率限制在最大功率區，進而使電源供應裝置2具有最大功率的輸出。

請參照圖3所示，以說明本發明之電源供應裝置2的作動情形。其中，圖3為本發明之電源供應裝置2的電路示意圖。特別說明的是，本發明之電源供應裝置2係為一類比電路。

在本實施例中，係以負載裝置L為一使用直流電之負載為例，因此，轉換單元22係為一直流/直流轉換器，並將直流的輸出訊號SG進行轉換，以驅動使用直流電的負載裝置L。當然，在其它的實施例中，若負載裝置L為一使用交流電之負載，則轉換單元22為直流/交流轉換器。另外，本實施例之轉換單元22係具有一開關元件221，且控制訊號CS可控制開關元件221導通，使轉換單元22重新啟動(re-start)。

前饋單元23係具有一低通濾波器231，低通濾波器231係電性連接電力輸出單元21。低通濾波器231係依據輸出訊號SG產生一暫態電壓平均訊號TV。換言之，前饋單元23之低通濾波器231係將輸出訊號SG之高頻雜訊濾除，只讓低頻的訊號通過，以輸出暫態電壓平均訊號TV。另外，前饋單元23更可具有一減法器232，減法器232係電性連接電力輸出單元21及低通濾波器231。減法器232可將輸出訊號SG及低通濾波器231輸出之暫態電壓平均訊號TV相減，以產生責任周期參考訊號DCS，並輸入控制單元25。

回授單元24係具有一補償器241，補償器241係電性連接轉換單元22。補償器241可將驅動訊號DS之電壓轉換成一電壓回授補償訊號VF。其中，補償器241係對驅動訊號DS之電壓進行相位及增益之補償後，以輸出電壓回授補償訊號VF。在本實施例中，電壓回授補償訊號VF係直接輸入控制單元25，因此，電壓回授補償訊號VF即為電壓回授訊號FS1，如圖3所示。

另外，回授單元24更具有一分壓元件242，分壓元件242係電性連接控制單元25。分壓元件242可將驅動訊號DS的電流轉換成電流回授訊號FS2，並輸入至控制單元25。其中，分壓元件242具有二電阻R1、R2。值得一提的是，電阻R1將流入控制單元25的電流轉變成電壓，因此，輸入控制單元25之電流回授訊號FS2實際上仍為一電壓訊號。

此外，控制單元25係整合責任周期參考訊號DCS與回授訊號FS(包括電壓回授訊號FS1及電流回授訊號FS2)，再輸出控制訊號CS，以控制轉換單元22作動，並使電力輸出單元21重新輸出，並使電力輸出單元21之輸出功率限制在最大功率區，進而使電源供應裝置2具有最大功率的輸出。

請同時參照圖4A及圖3所示。其中，若電流回授訊號FS2越來越高，表示驅動負載裝置L之驅動訊號DS的電流越高，進而使電力輸出單元21之輸出訊號SG的電流也越來越高。由圖4A中可看出，電力輸出單元21之操作點將往電流源區A之較高電流的方向移動(如電流源區A之箭頭方向所示)。因此，控制單元25可控制開關元件221導通而使轉換單元22重新啟動，使電力輸出單元21重新輸出；再者，若電壓回授訊號FS1越來越高，表示驅動負載裝置L之驅動訊號DS的電壓越高，使得電力輸出單元21之輸出訊號SG的電壓也越來越高。由圖4A中可看出，電力輸出單元21之操作點將往電壓源區B之較高電壓的方向移動(如電壓源區B之箭頭方向所示)。因此，控制單元25可控制並降低電力輸出單元21之輸出訊號SG的責任周期。

另外，當責任周期參考訊號DCS大於一預設參考值時，控制單元25係輸出控制訊號CS，以導通開關元件221。換言之，控制單元25可比較責任周期參考訊號DCS與一內建的預設參考值。當責任周期參考訊號DCS大於預設參考值時，控制單元25係輸出控制訊號CS並控制開關元件221導通，使轉換單元22重新啟動，並使電力輸出單元21重新輸出。

請再參照圖4A所示，以進一步說明本發明之電源供應裝置2的詳細作動情形。圖4A中係顯示電力輸出單元21之二條特性曲線L1、L2。其中，曲線L1表示電力輸出單元21在某一照度下之輸出電壓(V_PV )與輸出電流(I_PV )之特性曲線，而曲線L2表示電力輸出單元21在另一照度下之輸出電壓(V_PV )與輸出電流(I_PV )之特性曲線，其中，曲線L2的照度係大於曲線L1之照度。另外，圖4A只標出曲線L2之電流源區A、電壓源區B及最大功率區C，同樣地，曲線L2中亦可具有電流源區A、電壓源區B及最大功率區C(圖未顯示)。

初始時，電力輸出單元21係工作於曲線L1之操作點OP₁ ，此時，電力輸出單元21的輸出訊號SG之電流係為最小操作電流。隨著負載裝置L之負載需求越大，電源供應裝置2為了供應負載裝置L所需，電力輸出單元21將由電壓源區B之操作點OP₁ 往最大功率區C之操作點OP₂ 移動。於操作點OP₂ 時，電力輸出單元21係工作於曲線L1之最大功率區C，並輸出最大功率，使得電源供應裝置2具有最大功率的輸出。

接著，假設此時太陽光的照度不變，隨著負載的需求越大，負載裝置L所需的功率也越高，電源供應裝置2為了供應負載裝置L所需的功率及電流，電力輸出單元21將由操作點OP₁ 移至較高電流的電流源區A之操作點OP₃ ；若負載所需電流越來越高時，電源供應裝置2之控制單元25將整合責任周期參考訊號DCS、電壓回授訊號FS1與電流回授訊號FS2並進行判斷。當責任周期參考訊號DCS已大於預設參考值時，表示電力輸出單元21的輸出已超出自身的負荷，因此，控制單元25將輸出控制訊號CS以導通開關元件221，使轉換單元22重新啟動，並使電力輸出單元21重新輸出，電力輸出單元21將由操作點OP₄ 再度回到操作點OP₁ ，進而再如上述所述，電力輸出單元21再往最大功率區C之操作點OP₂ 移動。因此，當負載裝置L所需之功率大於電力輸出單元21可供應時，電源供應裝置2可控制並限制電力輸出單元21操作於曲線L1之最大功率區C，進而使電源供應裝置2具有最大功率的輸出。

另外，當電力輸出單元21工作於最大功率區C之操作點OP₂ 時，若此時太陽光的照度提高，特性曲線將由曲線L1變成曲線L2，表示電力輸出單元21可供應的功率變大了。因電力輸出單元21可供應的功率變大了，故電力輸出單元21將由曲線L1之操作點OP₂ 往曲線L2之操作點OP₅ 移動，再往曲線L2之操作點OP₆ 移動。此時，於操作點OP₆ 時，電力輸出單元21工作於曲線L2的最大功率區C，因此，電源供應裝置2係輸出最大功率。

當負載裝置L所需之功率持續增加時，電力輸出單元21之輸出訊號SG之功率及電流亦持續增大，進而超出電源供應裝置2的負荷時，電源供應裝置2之控制單元25的作動情況如上所述，控制單元25將輸出控制訊號CS並控制開關元件221導通，使轉換單元22再次重新啟動，並使電力輸出單元21重新輸出。因此，電力輸出單元21之操作點將由操作點OP₆ 再回復至操作點OP₅ 。若電源供應裝置2的輸出功率足夠供應負載裝置L所需，則電力輸出單元21的操作點將再度移至最大功率區C之操作點OP₆ 。故電源供應裝置2可控制並限制電力輸出單元21工作於最大功率區C，使電源供應裝置2具有最大功率的輸出。

當電力輸出單元21工作於最大功率區C之操作點OP₆ 時，若此時太陽光的照度降低，則特性曲線將由曲線L2變成曲線L1。此時，電力輸出單元21之操作點將由曲線L2之操作點OP₆ 下降至曲線L1之操作點OP₂ ；或者電力輸出單元21之操作點將由曲線L2之操作點OP₆ 移至曲線L1之操作點OP₃ 、OP₄ 、OP₁ ，再移至曲線L1之最大功率區的操作點OP₂ 。

另外，請參照圖4B所示，其為不同照度下，電源供應裝置2之電力輸出單元21的輸出功率(P_PV )與輸出電壓(V_PV )之特性曲線示意圖。

以額定電壓為5V(伏特)之負載裝置L為例。於圖4B中可發現，在不同照度下，電源供應裝置2均可使電力輸出單元21之輸出功率P_PV 限制在曲線的最大功率區，進而使電源供應裝置2可輸出最大功率，如圖示之Δ所示。

此外，請參照圖5A及圖5B所示，其中，圖5A為不同環境溫度下，電力輸出單元21的輸出電壓(V_PV )與輸出電流(I_PV )之特性曲線示意圖，而圖5B為不同環境溫度下，電力輸出單元21的輸出功率(P_PV )與輸出電壓(V_PV )之特性曲線示意圖。其中，圖5A及圖5B顯示之特性曲線的環境溫度係分別為攝氏50度及25度。

由圖示中可發現，在不同的環境溫度下，電源供應裝置2之電力輸出單元21的(V_PV )與電流(I_PV )之特性曲線的曲率係不變的，且特性曲線只是單純的左右平移而已。因此，本發明之電源供應裝置2並不需改變其內部的電路，在不同的環境溫度下，電源供應裝置2一樣可使電力輸出單元21達到最大功率限制的目的，進而使電源供應裝置2輸出最大功率。

承上所述，因本發明之電源供應裝置2的控制單元25係依據責任周期參考訊號DCS及回授訊號FS輸出一控制訊號CS以控制轉換單元22之開關元件221作動，使轉換單元22可重新啟動，並使電力輸出單元21可重新輸出，故可使電力輸出單元21之輸出功率限制在最大功率區，進而使電源供應裝置2具有最大功率的輸出。另外，本發明之電源供應裝置2係為一類比電路，與習知使用數位晶片的電路相較，本電源供應裝置2之架構簡單，並且具有較低的電路成本。

另外，請參照圖6所示，其為本發明不同態樣之電源供應裝置2a的電路示意圖。

電源供應裝置2a與電源供應裝置2主要不同在於，電源供應裝置2a之回授單元24a更具有一隔離元件243，隔離元件243係電性連接補償器241及控制單元25。隔離元件243係依據電壓回授補償訊號VF輸出電壓回授訊號FS1，以輸入控制單元25。其中，隔離元件243例如可為一光耦合器或一變壓器。於此，隔離元件243係以光耦合器為例。隔離元件243可將補償器241與控制單元25隔離，以避免二者之訊號互相干擾。

此外，電源供應裝置2a的其它元件與電源供應裝置2之相同元件具有相同的連結關係及功能，於此，不再贅述。

請同時參照圖6及圖7所示，以說明本發明之電源供應裝置2a的最大功率追蹤方法。其中，圖7為本發明之最大功率追蹤方法之流程示意圖。

最大功率追蹤方法係應用於一電源供應裝置2a。電源供應裝置2a具有一電力輸出單元21及一轉換單元22。電力輸出單元21係輸出一輸出訊號SG。轉換單元22係依據輸出訊號SG輸出一驅動訊號DS，以驅動一負載裝置L。最大功率追蹤方法包括步驟S01至步驟S03。

步驟S01係為：依據輸出訊號SG產生一責任周期參考訊號DCS，並依據驅動訊號DS產生一回授訊號FS。其中，在產生責任周期參考訊號DCS之前，更可包括依據輸出訊號SG產生一暫態電壓平均訊號TV。再者，產生責任周期參考訊號DCS之前，更可包括將輸出訊號SG及暫態電壓平均訊號TV相減。在產生回授訊號FS之前，更可包括依據驅動訊號DS之電壓產生一電壓回授補償訊號VF。另外，在產生回授訊號FS之前，更可包括依據電壓回授補償訊號VF產生回授訊號FS之一電壓回授訊號FS1。此外，在產生回授訊號FS之前，更可包括感測驅動訊號DS的電流並轉換成回授訊號FS之一電流回授訊號FS2。

步驟S02係為：依據責任周期參考訊號DCS及回授訊號FS產生一控制訊號CS。於此，控制單元25係整合責任周期參考訊號DCS與回授訊號FS，並輸出控制訊號CS。

步驟S03係為：依據控制訊號CS控制轉換單元22作動，以使電力輸出單元21之輸出功率限制在最大功率區，進而使電源供應裝置2a具有最大功率的輸出。於此，控制單元25可比較責任周期參考訊號DCS與一預設參考值。當責任周期參考訊號DCS大於預設參考值時，控制單元25可輸出控制訊號CS，以控制轉換單元22之一開關元件221作動。在本實施例中，當責任周期參考訊號DCS大於預設參考值時，控制單元25可控制開關元件221導通，使轉換單元22重新啟動，並使電力輸出單元21重新輸出輸出訊號SG，進而使電源供應裝置2a重新輸出驅動訊號DS，以驅動負載裝置L。因此，本發明之電源供應裝置2a可使電力輸出單元21之輸出功率限制在最大功率區，進而使電源供應裝置2a具有最大功率的輸出。

電源供應裝置2a的其它作動情形已於上述實施例中詳細說明，於此不再贅述。

綜上所述，依據本發明之電源供應裝置及最大功率追蹤方法，因前饋單元係依據電力輸出單元之輸出訊號產生一責任周期參考訊號，回授單元係依據轉換單元輸出之驅動訊號產生一回授訊號。而控制單元係依據責任周期參考訊號及回授訊號輸出一控制訊號以控制轉換單元之開關元件作動，使轉換單元可重新啟動，並使電力輸出單元可重新輸出。因此，本發明之電源供應裝置可使電力輸出單元之輸出功率限制在最大功率區，進而使電源供應裝置具有最大功率的輸出。另外，本發明之電源供應裝置具有最大功率追蹤的功能。此外，電源供應裝置係為一類比電路，與習知使用數位晶片的電路相較，電源供應裝置之架構簡單，並且具有較低的電路成本。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1、2、2a．．．電源供應裝置

11、21．．．電力輸出單元

12、22．．．轉換單元

13、14．．．類比/數位轉換器

15．．．閘極驅動單元

16：25．．．控制單元

221．．．開關元件

23．．．前饋單元

231．．．低通濾波器

232．．．減法器

24、24a．．．回授單元

241．．．補償器

242．．．分壓元件

243．．．隔離元件

A．．．電流源區

B．．．電壓源區

C．．．最大功率區

CS、P3．．．控制訊號

DCS．．．責任周期參考訊號

DS、P2．．．驅動訊號

FS．．．回授訊號

FS1．．．電壓回授訊號

FS2．．．電流回授訊號

I_PV ．．．電流

L．．．負載裝置

L1、L2．．．曲線

OP₁ ～OP₆ ．．．操作點

P1、SG．．．輸出訊號

P_PV ．．．功率

R1、R2．．．電阻

S01～S03．．．步驟

TV．．．暫態電壓平均訊號

VF‧‧‧電壓回授補償訊號

V_PV ‧‧‧電壓

圖1A為習知不同照度下之一種太陽能電池的輸出電壓與輸出電流之特性曲線示意圖；

圖1B為習知一種具最大功率追縱功能之電源供應裝置的功能方塊示意圖；

圖2A分別為本發明較佳實施例之一種電源供應裝置的示意圖；

圖2B為本發明較佳實施例之一種電源供應裝置的功能方塊示意圖；

圖3為本發明之電源供應裝置的電路示意圖；

圖4A為不同照度下，電力輸出單元的輸出電壓與輸出電流之特性曲線示意圖；

圖4B為不同照度下，電力輸出單元的輸出功率與輸出電壓之特性曲線示意圖；

圖5A為不同環境溫度下，電力輸出單元的輸出電壓與輸出電流之特性曲線示意圖；

圖5B為不同環境溫度下，電力輸出單元的輸出功率與輸出電壓之特性曲線示意圖；

圖6為本發明不同態樣之電源供應裝置的電路示意圖；以及

圖7為本發明之最大功率追蹤方法之流程示意圖。

2．．．電源供應裝置

21．．．電力輸出單元

22．．．轉換單元

23．．．前饋單元

24．．．回授單元

25．．．控制單元

CS．．．控制訊號

DCS．．．責任周期參考訊號

DS．．．驅動訊號

FS．．．回授訊號

L．．．負載裝置

SG．．．輸出訊號

Claims (18)

1. 一種電源供應裝置，係輸出一驅動訊號，以驅動一負載裝置，並包括：一電力輸出單元；一轉換單元，係與該電力輸出單元及該負載裝置電性連接，並依據該電力輸出單元之一輸出訊號產生該驅動訊號；一前饋單元，係與該電力輸出單元及該轉換單元電性連接，並依據該輸出訊號產生一責任周期參考訊號，該前饋單元具有一低通濾波器及一減法器，該低通濾波器電性連接該電力輸出單元，並依據該輸出訊號產生一暫態電壓平均訊號，該減法器電性連接該電力輸出單元及該低通濾波器，並將該輸出訊號及該暫態電壓平均訊號相減，以產生該責任周期參考訊號；一回授單元，係與該轉換單元、該負載裝置及該前饋單元電性連接，並依據該驅動訊號產生一回授訊號；以及一控制單元，係與該前饋單元、該回授單元及該轉換單元電性連接，並依據該責任周期參考訊號及該回授訊號輸出一控制訊號控制該轉換單元作動，進而使該電源供應裝置具有最大功率的輸出。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應裝置，其中該轉換單元具有一開關元件，該控制訊號控制該開關元 件導通，進而使該電力輸出單元重新輸出該輸出訊號。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應裝置，其中該轉換單元係為一直流/直流轉換器或一直流/交流轉換器。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應裝置，其中該回授訊號包含一電壓回授訊號及一電流回授訊號。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電源供應裝置，其中該回授單元具有一補償器，係電性連接該轉換單元，並將該驅動訊號之電壓轉換成一電壓回授補償訊號。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電源供應裝置，其中該回授單元更具有一隔離元件，係電性連接該補償器及該控制單元，並依據該電壓回授補償訊號輸出該電壓回授訊號，以輸入該控制單元。
7. 如申請專利範圍第4項所述之電源供應裝置，其中該回授單元更具有一分壓元件，係電性連接該控制單元，並將該驅動訊號的電流轉換成該電流回授訊號，以輸入該控制單元。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應裝置，其中該控制單元係整合該責任周期參考訊號與該回授訊號，並輸出該控制訊號，以控制該轉換單元作動。
9. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應裝置，其中當該責任周期參考訊號大於一預設參考值時，該控制單元輸出該控制訊號。
10. 一種最大功率追蹤方法，係應用於一電源供應裝置， 該電源供應裝置具有一電力輸出單元及一轉換單元，該電力輸出單元輸出一輸出訊號，該轉換單元依據該輸出訊號輸出一驅動訊號，以驅動一負載裝置，該追蹤方法包括以下步驟：依據該輸出訊號產生一責任周期參考訊號，並依據該驅動訊號產生一回授訊號，其中在產生該責任周期參考訊號之前，更依據該輸出訊號產生一暫態電壓平均訊號，以及將該輸出訊號及該暫態電壓平均訊號相減；依據該責任周期參考訊號及該回授訊號產生一控制訊號；以及依據該控制訊號控制該轉換單元作動，以使該電力輸出單元之輸出功率限制在最大功率區，進而使該電源供應裝置具有最大功率的輸出。
11. 如申請專利範圍第10項所述之追蹤方法，其中該控制訊號控制該轉換單元之一開關元件導通。
12. 如申請專利範圍第10項所述之追蹤方法，其中該回授訊號包含一電壓回授訊號及一電流回授訊號。
13. 如申請專利範圍第12項所述之追蹤方法，其中在產生該回授訊號之前，更包括：依據該驅動訊號之電壓產生一電壓回授補償訊號。
14. 如申請專利範圍第13項所述之追蹤方法，其中在產生該回授訊號之前，更包括：依據該電壓回授補償訊號產生該電壓回授訊號。
15. 如申請專利範圍第12項所述之追蹤方法，其中在產生該回授訊號之前，更包括：感測該驅動訊號的電流並轉換成該電流回授訊號。
16. 如申請專利範圍第10項所述之追蹤方法，更包括：整合該責任周期參考訊號與該回授訊號，並輸出該控制訊號。
17. 如申請專利範圍第10項所述之追蹤方法，更包括：比較該責任周期參考訊號與一預設參考值。
18. 如申請專利範圍第17項所述之追蹤方法，其中當該責任周期參考訊號大於該預設參考值時，輸出該控制訊號，以控制該轉換單元作動。