[发明专利]一种用于太阳能收集的三态多输出接口电路

权利要求书

1.一种用于太阳能收集的三态多输出接口电路，其特征在于，包括功率级模块、最大功率点追踪模块、输入选择器模块、输出状态反馈模块、输出状态机模块、基准源、控制逻辑模块和栅极驱动模块；最大功率点追踪模块的输入端接太阳能的能量源的输出端，功率级模块的第一输入端与最大功率点追踪模块的第一输出端连接，功率级模块的第二输入端与栅极驱动模块的输出端连接，功率级模块的第三输入端与电池的一端相连，功率级模块的第一输出端与电池的另一端连接，功率级模块的第二输出端与负载1及输出状态反馈模块的第一输入端相连，功率级模块的第三输出端与负载2及输出状态反馈模块的第二输入端相连，输出状态反馈模块的第三输入端接基准源的输出端，输出状态机模块的输入端接输出状态反馈模块的第一输出端，输入选择器模块的输入端接输出状态反馈模块的第二输出端及最大功率点追踪模块的第二输出端，输出状态机模块的输出端、输入选择器模块的输出端与控制逻辑模块的输入端相连，控制逻辑模块的输出端与栅极驱动模块的输入端相连；三态分为饱和(Full)、饥饿(Hungary)和正常(Normal)三种状态，当负载输出电压Vout高于高基准电压Vref_H时，系统认为负载处于饱和状态；当负载输出电压Vout低于低基准电压Vref_L时，系统认为负载处于饥饿状态；而当负载输出电压处于高基准电压Vref_H与低基准电压Vref_L之间时，系统认为负载处于正常状态；在每个周期开始时，由输出状态反馈模块判断输出端的输出状态，并输出信号至输出状态机模块，控制逻辑模块根据输出状态机模块的输出和输入选择器模块的输出来调节驱动信号。

2.根据权利要求1所述的一种用于太阳能收集的三态多输出接口电路，其特征在于，所述的功率级模块包括电感L，输出存储电容C1、C2、传输门M1、第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3，第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3；输入电容Cin一端与输入端口Vin及传输门M1的一端连接，输入电容Cin另一端接地，输入端口Vin即为最大功率点追踪模块的第一输出端；电感L的一端接传输门M1的另一端、第一NMOS管MN1的漏级、第三PMOS管MP3的漏级，电感L的另一端接第二NMOS管MN2的漏级、第三NMOS管MN3的漏极以及第一PMOS管MP1的源级、第二PMOS管MP2的源级，第一NMOS管MN1的源级和第二NMOS管MN2的源级接地，第一PMOS管MP1的漏极接输出存储电容C1的一端，第三NMOS管MN3的漏极接输出存储电容C2的一端，输出存储电容C1一端为输出端口Vout1，输出存储电容C2一端为输出端口Vout2，输出端口Vout1与输出状态反馈模块的第一输入端相连，输出端口Vout2与输出状态反馈模块的第二输入端相连，第二PMOS管MP2的漏级接电池的输入端口，第三PMOS管MP3的源极接电池的输出端口，输出存储电容C1、C2的另一端接地，所有MOS管的栅极接控制逻辑模块的输出端。

3.根据权利要求1所述的一种用于太阳能收集的三态多输出接口电路，其特征在于，所述的最大功率点追踪模块包括动态比较器Dynamic1，输入电容Cin，电容Cs1、电容Cs2、电容Cs3，最大功率点追踪模块的输入端Vsource的电压即为太阳能的能量源端的电压，其与输入电容Cin的一端及最大功率点 追踪模块的第一输出端Vin通过开关S3相连；输入电容Cin的另一端接地；电容Cs1的一端同时与Cs2、Cs3的一端通过开关S2相连，电容Cs1的另一端接地；电容Cs1的一端通过开关S1与最大功率点追踪模块的输入端Vsource相连，电容Cs2两端并联有开关S4，电容Cs3两端并联有开关S5；动态比较器Dynamic1的正相输入端接最大功率点追踪模块的输入端Vsource，反相输入端接电容Cs1的一端，在电容Cs1的该一端产生的电压为最大功率点追踪模块产生的最大功率点电压Vmpp，动态比较器Dynamic1的输出端输出信号Enable source至输入选择器模块；动态比较器Dynamic1在时钟信号上升沿将最大功率点追踪模块的输入端Vsource的电压与最大功率点追踪模块产生的最大功率点电压Vmpp进行比较，若Vsource高于Vmpp，则认为能量源能量充足，此时动态比较器Dynamic1的输出信号Enable source信号为1；反之则认为能量源能量不足，此时Enable source信号为0。

4.根据权利要求1所述的一种用于太阳能收集的三态多输出接口电路，其特征在于，所述的输出状态反馈模块包括电阻R1、R2与R3、动态比较器Dynamic2与动态比较器Dynamic3，其中电阻R1、R2、R3依次相连，R1的一端接输出状态反馈模块的输入端，另一端接动态比较器Dynamic2的反相输入端，动态比较器Dynamic2的正相输入端连接基准源输出的参考电压，R3的一端接动态比较器Dynamic3的正相输入端(Vin+)，动态比较器Dynamic3的反相输入端连接基准源输出的参考电压，R3的另一端接地。