本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種升壓電路無電流采樣實現(xiàn)恒流工作的控制方法，應(yīng)用在功率小于1W的自然環(huán)境能量收集技術(shù)。

背景技術(shù)：

在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，特別是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，無線傳感器會分布很廣，許多地方?jīng)]有電力的供應(yīng)，而解決方法就是使用電池供電。但電池是一次性使用，當(dāng)需要長期工作時，就需要更換電池。更換電池一個是維護(hù)成本高，另一個原因是有些環(huán)境沒法更換電池，這就限制了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。將自然環(huán)境的光能，熱能，動能，電磁能等微弱能量收集來給無線傳感器供電，實現(xiàn)自供電，來實現(xiàn)無線傳感器的無電池，或減少電池容量可長期工作的目的。

環(huán)境可收集的能量等級非常的小，經(jīng)常是在mW,甚至uW級別，這就要求能量收集電路要盡可能的減少自身的損耗，將更多的能量用于無線傳感器。在能量收集電路中，通常會有一級DC/DC轉(zhuǎn)換電路，由于環(huán)境能量產(chǎn)生的電壓比較低，所以會是升壓電路。為實現(xiàn)對電池管理的恒流充電功能，通常會在電路中加入電流采樣電阻，來采樣電池充電電流。為實現(xiàn)最大功率輸出，通常會使用采樣電阻來采樣輸入電流，為實現(xiàn)電流的采樣，還需要運放實現(xiàn)差分采樣電路。輸入電流采樣電阻，輸出電流采樣電阻，兩路差分采樣電路都會帶來損耗。而對于mW功率的輸入來說，這些損耗都是不能忽略的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：為了克服上述中存在的問題，提供了一種升壓電路無電流采樣實現(xiàn)恒流工作的控制方法，來解決由于電流采樣電路所帶來的能量損失，獲取更多的能量用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種升壓電路無電流采樣實現(xiàn)恒流工作的控制方法，包括環(huán)境發(fā)電模塊、升壓電路和電池以及無線傳感器，環(huán)境發(fā)電模塊與升壓電路相電路連接，升壓電路的輸出端與電池相電路連接，電池與無線傳感器相連接。

所述的升壓電路包括采樣輸入電壓Vi、采樣輸出電壓Vo、A/D轉(zhuǎn)換電路，所述的采樣輸入電壓Vi和采樣輸出電壓Vo通過A/D轉(zhuǎn)換電路輸送給控制模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)換出輸入電壓和輸出電壓，

所述的輸出電壓傳送給電壓環(huán)，電壓環(huán)進(jìn)行對輸出電壓的恒壓控制；

所述的輸入電壓和控制模塊輸出的占空比送入輸出電流計算模塊，輸出電流計算模塊進(jìn)行計算出輸出電流，計算后的輸出電流輸送給電流環(huán)，電流環(huán)進(jìn)行對輸出電流的恒流控制；

所述的輸出電壓、輸入電壓和占空比送入輸入電流計算模塊，輸入電流計算模塊進(jìn)行計算輸入電流，計算后的輸入電流送入MPPT模塊，MPPT模塊對輸入的最大功率跟蹤；所述的電壓環(huán)、電流環(huán)以及MPPT模塊分別輸出給PWM驅(qū)動模塊，PWM驅(qū)動模塊將占空比轉(zhuǎn)換為對應(yīng)脈寬的方波去驅(qū)動功率管Q，進(jìn)行輸出恒壓和恒流。

當(dāng)在升壓電路工作于DCM電流斷續(xù)模式時：

輸出電流計算模塊計算輸出電流的公式為：

輸入電流計算模塊計算輸入電流的公式為：

其中I_o：輸出電流；I_i：輸入電流；V_i：輸入電壓；V_o：輸出電壓；D:PWM的占空比；L：升壓電感量；f_s：PWM的頻率；V_d：二極管D的兩端電壓。

本發(fā)明的有益效果是：所述的一種升壓電路無電流采樣實現(xiàn)恒流工作的控制方法，在控制電路中，沒有電流采樣電阻和電流采樣電路，只有電壓采樣電路，而電壓采樣電路不會像電流采樣一樣需要串電阻在功率電路中，并且電壓采樣比電流采樣電路簡單，這樣就減少了電流采樣電路帶來的損耗，提高了環(huán)境發(fā)電模塊的效率。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明所述的一種升壓電路無電流采樣實現(xiàn)恒流工作的控制方法的整體電路框圖；

圖2是圖1中部分框圖；

圖3是本發(fā)明所述的一種升壓電路無電流采樣實現(xiàn)恒流工作的控制方法的具體實施例；

圖4是本發(fā)明所述的一種升壓電路無電流采樣實現(xiàn)恒流工作的控制方法的整體結(jié)構(gòu)框圖。

附圖中標(biāo)記分述如下：1、A/D轉(zhuǎn)換電路，2、電壓環(huán)，3、電流計算模塊，4、電流環(huán)，5、輸入電流計算模塊，6、MPPT模塊,7、PWM驅(qū)動模塊。

具體實施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。

如圖1所示的一種升壓電路無電流采樣實現(xiàn)恒流工作的控制方法，包括環(huán)境發(fā)電模塊、升壓電路和電池以及無線傳感器，環(huán)境發(fā)電模塊與升壓電路相電路連接，升壓電路的輸出端與電池相電路連接，電池與無線傳感器相連接。

如圖2所示的一種升壓電路無電流采樣實現(xiàn)恒流工作的控制方法，升壓電路包括采樣輸入電壓Vi、采樣輸出電壓Vo、A/D轉(zhuǎn)換電路1，采樣輸入電壓Vi和采樣輸出電壓Vo通過A/D轉(zhuǎn)換電路1輸送給控制模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)換出輸入電壓和輸出電壓，輸出電壓傳送給電壓環(huán)2，電壓環(huán)2進(jìn)行對輸出電壓的恒壓控制；輸入電壓和控制模塊輸出的占空比送入輸出電流計算模塊3，輸出電流計算模塊3進(jìn)行計算出輸出電流，計算后的輸出電流輸送給電流環(huán)4，電流環(huán)4進(jìn)行對輸出電流的恒流控制；輸出電壓、輸入電壓和占空比送入輸入電流計算模塊5，輸入電流計算模塊5進(jìn)行計算輸入電流，計算后的輸入電流送入MPPT模塊6，MPPT模塊6對輸入的最大功率跟蹤；電壓環(huán)2、電流環(huán)4以及MPPT模塊6分別輸出給PWM驅(qū)動模塊7，PWM驅(qū)動模塊7將占空比轉(zhuǎn)換為對應(yīng)脈寬的方波去驅(qū)動功率管Q，進(jìn)行輸出恒壓和恒流，當(dāng)在升壓電路工作于DCM電流斷續(xù)模式時：

輸出電流計算模,3計算輸出電流的公式為：

輸入電流計算模塊5計算輸入電流的公式為：

其中I_o：輸出電流；I_i：輸入電流；V_i：輸入電壓；V_o：輸出電壓；D:PWM的占空比；L：升壓電感量；f_s：PWM的頻率；V_d：二極管D的兩端電壓.

如圖3所示的一種升壓電路無電流采樣實現(xiàn)恒流工作的控制方法，使用電阻R1,R2為采樣輸入電壓Vi，R3,R4為采樣輸出電壓Vo，這些電阻可以取比較大的阻值，減少電阻上的電流，可以減少到nA，采樣的損耗極小，MCU的電壓采樣沒有外圍電路，電壓信號直接進(jìn)入MCU的A/D轉(zhuǎn)換電路，在通過內(nèi)部軟件的控制環(huán)路調(diào)節(jié)后，MCU直接輸出PWM信號到功率管Q，實現(xiàn)恒壓，恒流，MPPT功能。

如圖4所示的一種升壓電路無電流采樣實現(xiàn)恒流工作的控制方法，輸出電流計算模塊實現(xiàn)公式的計算，計算出來的輸出電流作為電流反饋信號與電流參考比較，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器后，與電壓給定相加，之后與輸出電壓反饋相減，得到電壓的誤差信號，經(jīng)PI調(diào)節(jié)器后輸出占空比D，MCU的PWM電路輸出對應(yīng)占空比的PWM信號驅(qū)動功率管，當(dāng)需要恒壓模式工作時，可以去掉電流環(huán)輸出與電壓參考的相加，需要恒流控制是，加入電流環(huán)的調(diào)節(jié)輸出。通過這種方式可以實現(xiàn)只采樣輸入電壓輸出電壓實現(xiàn)輸出的恒流控制。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。