TWI519921B - 最大功率點控制器電晶體驅動電路及相關方法 - Google Patents

最大功率點控制器電晶體驅動電路及相關方法 Download PDF

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伊利亞 傑戈維克
安東尼Ｊ 史特拉塔寇斯
張欣
文森Ｗ 吳
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Description

最大功率點控制器電晶體驅動電路及相關方法
本發明係有關於一種光伏電池之最大功率點控制器電晶體驅動電路及相關方法。
光伏電池(photovoltaic cell)產生一種隨著電流、電池操作條件、電池物理性質、電池缺陷及電池照度改變之電壓。供一光伏電池用之一個數學模型，如第一圖所顯示，建立輸出電流的模型如下：
於此IL=光生電流
RS=串聯電阻
RSH=分流電阻
I0=反向飽和電流
n=二極體理想因子(對於理想二極體而言是1)
q=基本電荷
k=波茲曼常數
T=絕對溫度
I=於電池終端之輸出電流
V=於電池終端之電壓
對於25℃下之矽而言，kT/q=0.0259伏特。
典型的電池輸出電壓低且取決於用於製造電池之材料之能隙(band gap)。電池輸出電壓可能僅為矽電池之一半伏特，遠低於對電瓶進行充電或驅動其他負載所需之電壓。因為這些低電壓，電池一般被串聯連接在一起以 形成一模組或一陣列，其具有相較於單一電池所產生的電壓高得多之一輸出電壓。
真實世界的光伏電池常具有一項或多項微觀之缺陷。這些電池缺陷可能會導致一模組中之電池之間的串聯電阻RS、分流電阻RSH以及光生電流IL不匹配。再者，電池照度可能在光伏電池之一系統中之電池之間會有所改變，且甚至可能為了下述理由在一模組中之電池之間有所改變，這些理由包含由樹所投射的陰影、鳥糞遮蔽了部分的一電池或模組、灰塵、污垢及其他效應。這些照度的不匹配可能一天一天地改變且隨著一天的時間改變-在一天中陰影可能偏移橫越過一模組，且雨水可能洗掉遮蔽電池之灰塵或污垢。
從方程式1來看，輸出電壓於零輸出電流下係最大，且輸出電壓V隨著輸出電流I增加而非線性地減少。第二圖顯示於固定照度下增加從一光伏裝置汲取的電流之效果。當電流I係在固定照度之下增加時，電壓V緩慢地減少，但當電流I增加至接近光電流IL之輸出電流時，輸出電壓V會急遽地減少。同樣地，當電流I增加時，電池功率(電流與電壓之乘積)會增加，直到下降電壓V克服增加電流之效果，然後更進一步增加從電池汲取的電流I，藉以導致功率P急速地降低為止。對一既定照度而言，電池及模組之每個電池、模組以及陣列因此具有表示電壓及電流組合之一最大功率點(MPP)，於此最大功率點(MPP)會使來自此裝置之輸出功率最大化。一電池、模組或陣列之MPP將隨著溫度及照度改變，因此光生電流IL改變。一電池、模組或陣列之MPP亦可受到例如電池、模組或陣列之遮蔽及/或老化之因子所影響。
用以於其最大功率點或靠近其最大功率點操作一光伏裝置之最大功率點追蹤(MPPT)控制器已被提出。這些控制器一般決定一MPP電壓及電流以供連接至它們的輸入之一光伏裝置之用，並調整它們的有效阻抗以維持於MPP之光伏裝置。雖然許多MPPT控制器被設計為用於平行輸出連結，但某些既有的MPPT控制器係設計成使它們的輸出被連接成串聯結構。
第三圖顯示一習知的電力系統300，包括一串N個MPPT控制器302，其中N是大於1的整數。在本文件中，一個物件的特定實例可使用括號中的數字來參照(例如，MPPT控制器302(1))，而沒有括號的數字則表示任一這種物件(例如，MPPT控制器302)。各MPPT控制器302包括一輸入埠308，其具有一高壓側輸入端310以及一低壓側輸入端312。各輸入埠308係電性耦接 至一各自的光伏裝置(圖未示)。各MPPT控制器302更包括一輸出埠314，其包括一高壓側輸出端316以及一低壓側輸出端318。輸出埠314係以一輸出電路332串聯地電性耦接至一負載306與儲能電感336。一或多個輸出電容334通常與負載306並聯地電性耦接。
各MPPT控制器302包括一控制電晶體328以及一空轉電晶體330。在本文件中，電晶體的閘極、汲極與源極可分別標示為「G」、「D」、與「S」。控制電晶體328係電性耦接於高壓側輸入端310與高壓側輸出端316之間，且空轉電晶體330係電性耦接於高壓側輸出端316與低壓側輸出端318之間。電晶體328係稱為「控制」電晶體，乃因橫跨輸入埠308的輸入電壓Vin與橫跨負載306的輸出電壓Vout的比率係為電晶體328的工作週期的函數。
各MPPT控制器302更包括一控制次系統338、一調節器342、高壓側電晶體驅動器電路344、低壓側電晶體驅動器電路346、以及一「自舉」電源供應348。低壓側電晶體驅動器電路346係驅動空轉電晶體330在至少兩個不同電壓準位之間的閘到源(gate-to-source)電壓，以使電晶體回應來自控制次系統338的訊號，在其導通與非導通狀態之間切換。高壓側電晶體驅動器電路344係驅動控制電晶體328在至少兩個不同電壓準位之間的閘到源(gate-to-source)電壓，以使電晶體回應來自控制次系統338的訊號，在其導通與非導通狀態之間切換。調節器342分別從正供電軌線Vddh與參考供電軌線Vss產生一「內務處理」供電軌線Vcc。供電軌線Vcc係用於對控制次系統338與低壓側電晶體驅動器電路346供電。高壓側電晶體驅動器電路344需要比正供電軌線Vddh更高的電位，以提供用於控制電晶體328的正閘到源電壓。因此，自舉電源供應348從Vcc產生一自舉供電軌線Vbst，其中Vbst係處於比Vddh更高的電位。
各MPPT控制器302具有至少兩個操作模式。在MPPT操作模式中，切換裝置328、330，儲能電感336，以及輸出電容334一起構成一由控制次系統338所控制的降壓轉換器。控制次系統338使降壓轉換器將電力從電性耦接到輸入埠308的光伏裝置傳送到負載306，同時最大化從光伏裝置取出的電力。在旁通操作模式中，控制次系統338使控制電晶體328在其非導通狀態下運作，以及使空轉電晶體330在其導通狀態下運作，以提供一低阻抗旁通通道給流經輸出埠314的輸出電流Iout。旁通操作模式用在，例如，當光伏裝置 提供足夠的電力以運作控制次系統338，但電力不足以支持控制器302的完全運作。
雖然MPPT控制器302具有數個優點，例如高效能與相對簡單，但其具有一些缺點。例如，自舉電源供應348不能使控制電晶體328在百分之百的工作週期下操作，其中工作週期係為電晶體328在其導通狀態下運作之各切換週期的比例。特別是，自舉電源供應348從一底端以切換結點Vx為參考點的電容器(圖未示)產生供電軌線Vbst。此電容器的頂端重覆地在Vcc與Vbst之間切換。具體而言，當控制切換裝置330在其導通狀態以對電容器充電時，頂端係電性耦接至Vcc，且接著頂端電性耦接到Vbst以對軌線供電。因此，空轉電晶體330必須週期性地在其導通狀態下操作以對自舉電容充電，從而避免了控制切換裝置328的持續導通。
作為另一個實例，MPPT控制器302無法在低輸入電力下以旁通模式運作。具體而言，來自輸入埠308的輸入電力必須高到足以供電給控制次系統338、調節器342、以及低壓側驅動器電路346，以使空轉電晶體330在其導通狀態下運作。若空轉電晶體330不能在其導通狀態下運作，在旁通操作期間，輸出電路電流Iout將流經空轉電晶體本體二極體350，而非流經電晶體本身。此旁通電流路徑通常是非所期望的，乃因本體二極體350具有相對較大的約0.7伏特之順向壓降，在高數量級的Iout時會造成龐大的電力耗損。
於一實施例中，其揭露一種電力系統，包含一串N個MPPT(maximum power point tracking，最大功率點追蹤)控制器，其具有以串聯方式電性耦接的輸出埠，N為一大於1的整數，上述N個MPPT控制器之至少一者包括各自的電晶體驅動器電路，其由該串N個MPPT控制器中一鄰近者的一供電軌線供電。
於一實施例中，其揭露一種電力系統，包含第一與第二光伏裝置、一第一MPPT(maximum power point tracking，最大功率點追蹤)控制器以及一第二MPPT控制器，上述第一MPPT控制器包括一電性耦接至第一光伏裝置的輸入埠，上述第二MPPT控制器包括一電性耦接至第二光伏裝置的輸入埠。上述第一與第二MPPT控制器的輸出埠係以串聯方式電性耦接，且第二MPPT控制器的電晶體驅動器電路係從第一MPPT控制器的一供電軌線供電。
於一實施例中，其揭露一種電力系統，包含第一與第二光伏裝置、一第一MPPT(maximum power point tracking，最大功率點追蹤)控制器、及一第二MPPT控制器。上述第一MPPT控制器包括電性耦接至第一光伏裝置之一第一輸入埠、包括一第一高壓側輸出端與一第一低壓側輸出端之一第一輸出埠、以第一低壓側輸出端為參考點之一第一供電軌線、以第一高壓側輸出端為參考點之一第一電晶體、以及適於在至少兩個不同的電壓位準之間驅動第一電晶體的閘到源電壓之第一電晶體驅動器電路。上述第二MPPT控制器包括電性耦接至第二光伏裝置之一第二輸入埠、包括一第二高壓側輸出端與一第二低壓側輸出端之一第二輸出埠、以第二高壓側輸出端為參考點之一第二電晶體、以及由第一供電軌線供電之第二電晶體驅動器電路，其中第二高壓側輸出端電性耦接至第一低壓側輸出端。上述第二電晶體驅動器電路適於在至少兩個不同的電壓位準之間驅動第二電晶體的閘到源電壓。
於一實施例中，其揭露一種MPPT(maximum power point tracking，最大功率點追蹤)控制器，包含：(a)一輸入埠，用於電性耦接至一電力來源，輸入埠具有低壓側與高壓側輸入端；(b)一輸出埠，用於電性耦接至一負載，輸出埠具有低壓側與高壓側輸出端；(c)一控制電晶體，電性耦接於高壓側輸入端與高壓側輸出端之間；(d)一N通道場效空轉電晶體，具有一閘極、一汲極與一源極，汲極電性耦接至高壓側輸出端且源極電性耦接至低壓側輸出端；(e)電晶體驅動器電路，適於在至少兩個不同的電壓位準之間驅動空轉電晶體之閘到源電壓；以及(f)一電阻元件，電性耦接於高壓側輸入端與空轉電晶體之閘極之間。低壓側輸入端係電性耦接至低壓側輸出端。
於一實施例中，其揭露一種MPPT(maximum power point tracking，最大功率點追蹤)控制器，包含：(a)一輸入埠，用於電性耦接至一電力來源；(b)一輸出埠，用於電性耦接至一負載；(c)N通道場效空轉電晶體，電性跨接輸出埠；(d)一控制次系統，適於控制空轉電晶體的閘到源電壓；以及(e)一電阻裝置，電性耦接於輸入埠與空轉電晶體之閘極之間，使得當電力施加於輸入埠且控制次系統在一不作動狀態時，空轉電晶體在其導通狀態下操作。
於一實施例中，其揭露一種操作MPPT(maximum power point tracking，最大功率點追蹤)控制器之方法，MPPT控制器包括一電性耦接至一光伏裝置的輸入埠，以及一電性耦接至一負載的輸出埠，該方法包含以下步驟：(a) 在一MPPT操作模式下操作MPPT控制器，其中MPPT控制器將從光伏裝置取得的電力最大化且傳送至負載；(b)當橫跨輸入埠的電壓下降至低於一低電壓臨界值時，將MPPT控制器從MPPT操作模式切換至一旁通操作模式，於旁通模式中，MPPT控制器使電性跨接輸出埠的一電晶體持續在一導通狀態下操作；以及(c)當橫跨輸入埠的電壓上升至高於一起始臨界值時，將MPPT控制器從旁通操作模式切換至MPPT操作模式。
300‧‧‧電力系統
302‧‧‧MPPT控制器
306‧‧‧負載
308‧‧‧輸入埠
310‧‧‧高壓側輸入端
312‧‧‧低壓側輸入端
314‧‧‧輸出埠
316‧‧‧高壓側輸出端
318‧‧‧低壓側輸出端
328‧‧‧控制電晶體
330‧‧‧空轉電晶體
332‧‧‧輸出電路
334‧‧‧輸出電容
336‧‧‧儲能電感
338‧‧‧控制次系統
342‧‧‧調節器
344‧‧‧高壓側電晶體驅動器電路
346‧‧‧低壓側電晶體驅動器電路
348‧‧‧自舉電源
350‧‧‧二極體
400‧‧‧電力系統
402‧‧‧控制器
404‧‧‧光伏裝置
406‧‧‧負載
408‧‧‧輸入埠
410‧‧‧高壓側輸入端
412‧‧‧低壓側輸入端
414‧‧‧輸出埠
416‧‧‧高壓側輸出端
418‧‧‧低壓側輸出端
424‧‧‧電容
428‧‧‧控制電晶體
430‧‧‧空轉電晶體
432‧‧‧輸出電路
434‧‧‧電容
436‧‧‧儲能電感
438‧‧‧控制次系統
442‧‧‧調節器
444‧‧‧驅動器電路
446‧‧‧驅動器電路
450‧‧‧二極體
452‧‧‧電阻裝置
454‧‧‧限壓次系統
456‧‧‧電源
600‧‧‧電力系統
602‧‧‧串最佳化器
604‧‧‧高電力匯流排
606‧‧‧負載
634‧‧‧輸出電容
636‧‧‧儲能電感
702‧‧‧控制器
748‧‧‧自舉電源
758‧‧‧充電幫浦電路
802‧‧‧控制器
858‧‧‧充電幫浦電路
第一圖顯示一光伏電池的一模型。
第二圖顯示對於一光伏電池電壓與功率為電流之函數的示意圖。
第三圖顯示一習知的電力系統，包括一串MPPT控制器。
第四圖根據一實施例顯示一電力系統，包括具有低電力旁通能力的一串MPPT控制器，以及從鄰近控制器供電的驅動器電路。
第五圖顯示第四圖的MPPT控制器串的一部份。
第六圖根據一實施例顯示第四圖之電力系統的變化。
第七圖根據一實施例顯示一MPPT控制器，其相似於第四圖與第五圖所示之MPPT控制器，唯包括充電幫浦電路與自舉電源供應以供電給高壓側電晶體驅動器電路。
第八圖根據一實施例顯示一MPPT控制器，其相似於第四圖與第五圖所示之MPPT控制器，唯包括充電幫浦電路以當輸入埠沒有電力時，使控制器得以操作空轉電晶體於其導通狀態。
第九圖顯示第八圖之MPPT控制器的一特定實施例之輸出埠電壓相對於時間的示意圖。
申請人開發了具有電晶體驅動器電路的MPPT控制器，其可至少部份地克服一或多個上述關於習知MPPT控制器的缺點。例如，第四圖顯示一電力系統400，包括一串N個MPPT控制器402，其中N為大於1的整數。如下所述，MPPT控制器402不需要自舉電容充電，控制器402亦支援低輸入電力層級的旁通。第五圖更詳細地顯示此串的一部份，第四圖中只顯示控制器402的部份區塊以提升描述的清楚度。在以下的討論中，第四圖與第五圖最好一併 參照。
各MPPT控制器402包括一輸入埠408，其具有電性耦接到各自之光伏裝置404的高壓側輸入端410與低壓側輸入端412。端子410形成一正電源節點或軌線(Vddh)的一部份，且端子412形成一參考電源節點或軌線(Vss)的一部份。光伏裝置404為，例如，單接合光伏電池、多接合光伏電池、或多個電性相連接的光伏電池。於某些實施例中，光伏電池404為一普通的模組或陣列的一部份。然而，MPPT控制器402不限於光伏應用；某些系統400的替代性實施例包括其他電力來源，例如電池或燃料電池，以取代光伏裝置404。一輸入電容424通常橫跨各輸入埠408進行電性耦接，以供應控制器輸入電流Iin的漣波電流分量。於某些MPPT控制器402以相對較高的頻率，例如500千赫或更高的頻率進行切換的實施例中，電容424係陶瓷電容以有助於小尺寸與高可靠性。
各MPPT控制器402更包括一具有高壓側輸出端416與低壓側輸出端418的輸出埠414。輸出埠414係以串聯方式電性耦接以形成一串N個MPPT控制器402，其中一個控制器402的高壓側輸出端416電性耦接至在該串中一鄰近的控制器的低壓側輸出端418。例如，MPPT控制器402(2)的高壓側輸出端416係電性耦接至控制器402(1)的低壓側輸出端418。輸出埠依序地電性耦接至一負載406，其例如為一反向器或電池充電器。一或多個輸出電容434係通常並聯地與負載406電性耦接。然而，於某些實施例中，負載406具有顯著的電容，其取代或補充分離的輸出電容434。於所顯示之實施例中，MPPT控制器402共享共有的輸出電容434。然而，於某些替代性實施例中，一或多個控制器402具有其自己專有的輸出電容。於某些MPPT控制器402以一相對較高的頻率，例如500千赫或更高的頻率進行切換之實施例中，電容434係為陶瓷電容以有助於小尺寸與高可靠性。
MPPT控制器402亦共享共有的儲能電感436，其為與輸出埠414以及負載406電性耦接的輸出電路432之「寄生」互連電感。雖然儲能電感436以符號顯示為一單一元件，但電感係沿著形成輸出電路432的迴路而分布。不過，某些替代性實施例在輸出電路432中包括一或多個分離的電感，比如在需要相對較高電感值的應用中。另外，在某些其他替代性實施例中，一分離的儲能電感(圖未示)係電性耦接到各控制器輸出埠414，使MPPT控制器402不共 享儲能電感。在各控制器402具有其各自的輸出電容的實施例中，各控制器402必須也具有其自己的儲能電感。
各MPPT控制器402更包括一N通道場效控制電晶體428、一N通道場效空轉電晶體430、一控制次系統438、一調節器442、高壓側電晶體驅動器電路444、低壓側電晶體驅動器電路446、一電阻裝置452、以及一選擇性之限壓次系統454。控制電晶體428之汲極與源極係分別電性耦接至高壓側輸入端410與高壓側輸出端416。因此，控制電晶體428係以高壓側輸出端416為參考點。空轉電晶體430之汲極與源極係分別電性耦接至高壓側輸出端416與低壓側輸出端418。故空轉電晶體430係以低壓側輸出端418為參考點。高壓側輸出端416形成切換節點Vx的一部份，上述切換節點Vx聯結控制電晶體428與空轉電晶體430。低壓側輸入端412係電性耦接至低壓側輸出端418。
低壓側電晶體驅動器電路446在至少兩個不同電壓位準之間驅動空轉電晶體430的閘到源電壓，使電晶體在其導通與非導通狀態之間切換，以回應來自控制次系統438的訊號。高壓側電晶體驅動器電路444在至少兩個不同電壓位準之間驅動控制電晶體428的閘到源電壓，使電晶體在其導通與非導通狀態之間切換，以回應來自控制次系統438的訊號。高壓側電晶體驅動器電路444與低壓側電晶體驅動器電路446分別以高壓側輸出端416與低壓側輸出端418為參考點。調節器442分別從正供電軌線Vddh與參考供電軌線Vss產生一「內務處理」供電軌線Vcc。供電軌線Vcc係用於，例如，供電給控制次系統438與低壓側電晶體驅動器電路446。
高壓側電晶體驅動器電路444需要比正供電軌線Vddh更高的電位，以提供一正閘到源電壓給控制電晶體428。然而，與習知第三圖之MPPT控制器302相反，第四圖之MPPT控制器402不需要自舉電源供應。反而，高壓側驅動器電路444係從該串中鄰近的MPPT控制器402之Vcc供電軌線供電。例如，MPPT控制器402(2)之高壓側電晶體驅動器電路444係由該串中鄰近之MPPT控制器402(1)的Vcc供電軌線供電。是故，Vcc連結係沿著該串以「菊鍊」方式連接。由於輸出埠414之串聯耦接，控制器402(1)之Vcc軌線係以控制器402(2)之切換節點Vx為參考點，使得控制器402(1)之Vcc軌線相對於控制器402(2)之切換節點Vx提供一正電壓。
然而，由於在該串中控制器402(1)上方沒有其他之MPPT控制 器，上方之MPPT控制器402(1)之驅動器電路444係由電源456供電，而非由另一MPPT控制器供電。電源456例如為一從控制器402分離，且從輸出電路432供電的電源。然而，在不超出本發明之範圍之下，電源456可採用其他之形式，例如整合於控制器402之其中一者中的電源，由輸出電路432以外之電路供電的電源，或如下參考第六圖所述之串最佳化器電源。
高壓側驅動器電路444由鄰近的控制器之Vcc供電軌線供電，而非從自舉電源供應供電的事實，消除了對空轉電晶體進行導通以對一自舉電容充電的需求。因此，某些控制器402的實施例支援控制切換裝置428的百分之百工作週期操作。當光伏裝置404預設係在接近其MPP之下進行操作時，百分之百工作週期操作通常為較佳，且切換耗損很可能不只與MPPT操作所引出的額外電力抵銷。
各MPPT控制器402具有至少兩個操作模式。於一MPPT操作模式中，各控制器402將從其各自的光伏裝置404所抽取的電力最大化，並傳送電力至負載406。具體而言，控制次系統438使控制電晶體428在其導通與非導通狀態之間重複地切換，以對電感436充電與放電，從而在從光伏裝置404抽取最多電力的工作週期從輸入埠408傳送電力至輸出埠414。輸出電容434吸收輸出電流Iout之漣波電流分量。控制次系統438使空轉電晶體430在其導通與非導通狀態之間重複地切換以進行一空轉功能，或換言之，當控制電晶體428在其非導通狀態時，提供一路徑給輸出電流Iout。故在MPPT操作模式中，各MPPT控制器402會形成為降壓轉換器的一部份，且共享電感436與共享輸出電容434形成轉換器的其餘部份。因此，系統400包括N個降壓轉換器，降壓轉換器係共享輸出電感436與輸出電容434。
MPPT控制器402將從其各自的光伏裝置所抽取的電力最大化，例如，藉由將輸入輸入埠408之電力最大化或藉由將輸出埠414輸出之電力最大化。於某些實施例中，控制器402直接將輸入或輸出埠的電力最大化；於某些其他實施例中，控制器402將與電力相關聯之訊號最大化，例如在輸出電流Iout相對較固定之應用中，輸出埠電壓Vp的平均值。
各MPPT控制器402亦具有一低電力旁通模式，其中空轉電晶體430在其導通狀態下操作，以提供一低阻抗旁通路徑給流經輸出埠414之輸出電流Iout。當光伏裝置404供應某些電力，但電力不足以在其作動狀態下操作 控制次系統438、調節器442、及/或低壓側電晶體驅動器電路446時，控制器402通常會在其低電力旁通模式下操作。
低電力旁通模式係由電性耦接於Vddh正供電軌線與空轉電晶體430的閘極之間的電阻裝置452所啟動。光伏裝置404產生的電流流經電阻裝置452以驅動空轉電晶體430的閘極，使其相對於其源極為高電位，從而使空轉電晶體430在電力施加至輸入埠408時係表面上於其導通狀態。當足夠的電力施加至輸入埠408使控制次系統438、調節器442、以及低壓側電晶體驅動器電路446在其作動狀態時，控制器438控制空轉電晶體430操作，使MPPT控制器不再於低電力旁通模式。因此低壓側電晶體驅動器電路446必須強到足以接收流經電阻裝置452的電流，使得當控制器402不在其低電力旁通模式時，驅動器電路可控制電晶體430。使用電晶體430，而非其本體二極體450，來作為旁通裝置係提升了效率，乃因電晶體430通常具有比本體二極體450更小之壓降。
在某些實施例中，空轉電晶體430係設計成為當電流從低壓側輸出端418經由電晶體430流向高壓側輸出端416時，具有一比其本體二極體450之順向導通電壓更低之臨界電壓(Vth)。此特徵使電晶體430通常在電流從端子418經由輸出埠414流向端子416時操作在其導通狀態，且在輸入埠408很少或沒有電力。特別是，流經本體二極體450之電流將會橫跨二極體450產生約0.7伏特之電壓V_diode。若Vth比V_diode小，則電晶體430通常將會取代本體二極體450導通電流。如上所述，使用電晶體430而非本體二極體450，作為旁通裝置會有助於效率，乃因電晶體430通常具有比本體二極體450更小的壓降。此外，任何在輸入埠408可能會有的電力將會經由電阻裝置452驅動電晶體430之閘極使其相對於其源極為正，從而使電晶體430進一步操作進入其導通狀態，且進一步增進了效率。
控制器402之某些實施例具有除了MPPT與低電力旁通操作模式以外之一或多個操作模式。例如，某些實施例更包括一高電力旁通模式，其中控制次系統438、調節器442、與低壓側驅動器電路446均為作動，且控制次系統438使空轉電晶體430持續在其導通狀態下操作，以及使控制電晶體428持續在其非導通狀態下操作。高電力旁通模式用於，例如，當光伏裝置404提供了足夠之電力給控制次系統438、調節器442、與低壓側驅動器電路446 以進行運作，但電力不足以維持MPPT操作時。
此外，當在輸入埠408有足夠的電力供電給控制次系統438、調節器442、以及低壓側驅動器電路446，但在輸入埠408電力不足以維持MPPT操作時，某些控制器402的實施例適於在MPPT與高電力旁通操作模式之間變換。於這些實施例中，控制次系統438使控制器402開始其MPPT模式並維持MPPT操作，直到輸入埠電壓Vin的大小掉到一低電壓臨界值以下，其對應光伏裝置404電壓的崩落。控制次系統438接著使控制器402切換至其高電力旁通模式，從而允許光伏裝置404回復使其電壓上升。一旦輸入埠電壓Vin上升到一起始臨界值以上，控制次系統438會使控制器402切換至其MPPT模式，且此程序重複。因此，於這些實施例中，即使當裝置404沒有產生足夠的電力以支持MPPT操作的維持，部份電力仍會從光伏裝置404抽取出。於部份這些實施例中，起始臨界值大於低電壓臨界值，以達到遲滯現象，從而避免於兩個操作模式之間振盪。
雖然輸入電容424、輸出電容434、以及儲能電感436係顯示為在MPPT控制器402之外部，但在不超出本發明之範圍下一或多個這些元件可整合到控制器402中。此外，於某些實施例中，各MPPT控制器402的某些或全部係實施於各自的積體電路中，例如用以助於小尺寸、元件間之小寄生阻抗、以及快速之訊號傳輸時間。於這些實施例中，各積體電路係選擇性地與其各自的光伏裝置404一起封裝，以有助於小系統尺寸，以及將裝置404與控制器402之間的阻抗最小化。此外，於某些實施例中，數個MPPT控制器402與光伏裝置404係共同封裝。然而，MPPT控制器402不限於積體電路實作，而是可部份或全部由分離的元件形成。
上述的MPPT控制器402係潛在地包括數個特徵，例如(a)由鄰近的控制器之Vcc供電軌線供電之高壓側電晶體驅動器電路444，(b)支援低電力旁通模式之電阻裝置452與限壓次系統454，(c)具有比橫跨本體二極體450之順向壓降還低的臨界電壓之空轉電晶體430，以及(d)適於在MPPT模式與高電力旁通操作模式之間變換。然而，應得以領會者為，控制器402不需要包括所有這些特徵，且某些實施例將會只包括一、二或三個這些特徵。例如，於某些替代性實施例中，電阻裝置452與限壓次系統454係予以省略，使得MPPT控制器402不支援低電力旁通模式。作為另一實例，於某些其他之替代性實施 例中，可存在電阻裝置452與限壓次系統454以支援低電力旁通模式，但高壓側電晶體驅動器電路444係由自舉(bootstrap)電源供應供電，而非由鄰近之MPPT控制器402的Vcc軌線供電。
第六圖顯示一電力系統600，包括一串N個MPPT轉換器402，其中N為大於1的整數。系統600與第四圖的系統400相似，但輸出電路的組態不同。控制器輸出埠414串聯地電性耦接至一串最佳化器602，上述串最佳化器602為一電力轉換器，其電性介接於一高電力匯流排604與該串之間。串最佳化器602將橫跨該串之電壓轉換為高電力匯流排上之電壓，從而允許該串連接至匯流排。此外，串最佳化器602提供一電力來源給上方之MPPT控制器402(1)之高壓側驅動器電路444。系統600更包括一負載606以及一或多個並聯地電性耦接至負載606之輸出電容634。控制器402共享儲能電感636，前述儲能電感636係為連接到輸出埠414、串最佳化器602、高電力匯流排604以及負載606的輸出電路之分布互連電感。第六圖的MPPT控制器402以與上述關於第四圖與第五圖所述者相似的方式運作。
某些替代性實施例包括了改善容錯率的特徵。例如，某些替代性實施例的MPPT控制器402包括自舉電源供應電路以供電給高壓側驅動器電路444，以免鄰近控制器的Vcc供電軌線無法使用。例如，若光伏裝置被遮蔽或失效，鄰近的MPPT控制器可能無法提供Vcc電源。作為另一實例，於某些其他的替代性實施例中，高壓側驅動器電路444係選擇性地從兩個或更多不同的MPPT控制器402之Vcc供電軌線供電。納入備用自舉電源供應電路，或從兩個或更多不同之Vcc供電軌線供電以進行操作的能力，可避免一光伏裝置或MPPT控制器的失效影響到該串中之其他元件。
第七圖顯示一MPPT控制器702，其與第四圖與第五圖所示之MPPT控制器402相似，唯包括一自舉電源供應748與充電幫浦電路758以供電給高壓側電晶體驅動器電路444，取代連接到鄰近控制器之Vcc。因此，MPPT控制器702不需要鄰近控制器之間的菊鏈Vcc連結。自舉電源供應748從Vcc產生一自舉供電軌線Vbst，其中Vbst係以Vx為參考點。自舉供電軌線Vbst供電給高壓側電晶體驅動器電路444，允許驅動器電路444在至少兩個不同之位準之間驅動控制電晶體428之閘到源電壓，使電晶體在其導通與非導通狀態之間切換，以回應來自控制次系統438的訊號。
自舉電源供應748需要空轉電晶體430不時地在其導通狀態下操作，使電源供應748的自舉電容(圖未示)可被再次充電。故自舉電源供應748自己將不會支援控制電晶體428的百分之百工作週期的操作。然而，當自舉電源供應748無法如此運作時，比如當空轉電晶體430在其非導通狀態下操作的時間延長時，充電幫浦電路758會供電給軌線Vbst。特別是，充電幫浦電路758包括一切換網路以及一或多個電容(圖未示)，其適於從Vcc/Vss域傳送電力至Vbst/Vx域。因此，充電幫浦電路758使MPPT控制器702的一些實施例得以支援控制電晶體428的百分之百工作週期操作。由於自舉電源供應通常比充電幫浦電路有效率，控制器702通常被配置成由自舉電源748在可行時供電給Vbst，當自舉電源供應無法如此操作時，才由充電幫浦電路758供電給Vbst。
控制器702其他的操作方式與上述關於控制器402所述者相似。若不需要支援低電力旁通模式，則電阻裝置452與限壓次系統454可予以省略。此外，在不超出本發明之範疇下，充電幫浦電路758可替代性地從控制器702之其他供電軌線供電，例如Vddh/Vss軌線。
第八圖顯示一MPPT控制器802，其與第四圖與第五圖之MPPT控制器402相似，唯包括了充電幫浦電路858，使控制器802在輸入埠408沒有電力，但電流流過輸出埠414時，得以操作空轉電晶體430於其導通狀態下操作。具體而言，充電幫浦電路858藉由將橫跨本體二極體450(V_diode)的壓降升壓轉換成高到足以經由Vcc軌線至少部份供電給低壓側電晶體驅動器電路446之電壓，而接收來自輸出埠414的電力。然後控制次系統438使低壓側電晶體驅動器電路446持續將空轉電晶體430操作於其導通狀態下，使旁通電流I_bypass流經電晶體430，而不流經其本體二極體450。如上所述，使用電晶體430，而非其本體二極體450，作為旁通裝置提升了效率，乃因電晶體430通常具有比本體二極體450更小之壓降。控制器438係配置成，例如，當V_diode超出一預定的臨界值達一預定的時間段時，操作空轉電晶體430於其導通狀態，以及操作控制電晶體428於其非導通狀態，表示出電性耦接到輸入埠408之光伏裝置(圖未示)的旁通。
在某些實施例中，充電幫浦電路858週期性地從輸出埠414的電能充電，且在充電時，本體二極體450，而非空轉電晶體430，係於其導通狀態。因此，當輸入埠408沒有電力時，本體二極體450與空轉電晶體430交替 地傳導電流以提供旁通電流I_bypass一個旁通路徑。
例如，第九圖顯示一輸出埠電壓Vp相對於時間之示意圖900。在時間T_FAULT之前，一電性耦接至輸入埠408之光伏裝置係正常地運作，且控制器802產生一具有峰值V_NOMINAL之方波輸出。在T_FAULT時，光伏裝置停止提供電力，例如因為陰影。低壓側電晶體驅動器電路446不再被供電，且本體二極體450傳導旁通電流I_bypass，造成一等於-V_DIODE的輸出電壓。在T_CHARGE(1)的期間，充電幫浦電路858被充電-亦即，其於本體二極體450導通時從輸出埠414儲存電能。在T_CHARGE(1)結束時，充電幫浦電路858使控制次系統438與低壓側電晶體驅動器電路446得以在T_DISCHARGE期間操作空轉電晶體430於其導通狀態，使輸出埠電壓Vp由於空轉電晶體的低順向電壓降而接近0。在T_DISCHARGE的期間結束時，充電幫浦電路858在T_CHARGE(2)的期間中再次充電，同時本體二極體450再次導通。充電/放電週期T_CYCLE會重複直到光伏裝置恢復供電或旁通電流I_bypass掉到0為止。T_DISCHARGE通常比T_CHARGE大很多，且空轉電晶體430因此通常在T_CYCLE週期中導通大部份時間，增進了有效之旁通。尤其是，當光伏裝置不供電時，藉由旁通旁通電流I_bypass，利用充電幫浦電路858使空轉電晶體430得以進行操作係減少了約T_CHARGE/T_CYCLE的耗損。
在一些替代性實施例中，充電幫浦電路858之輸出係電性耦接至空轉電晶體430之閘極，而非供電軌線Vcc。於這些實施例中，充電幫浦電路858直接供電給電晶體430之閘極，使充電幫浦電路858在旁通操作期間控制電晶體430。充電幫浦電路858在旁通操作期間以相似於上述關於第八圖與第九圖所述者的方式控制電晶體430。
MPPT控制器802可選擇性地包括電阻裝置452與限壓次系統454以支援低電力旁通模式，其方式相似於MPPT控制器402之方式(第四圖與第五圖)。然而，選擇性的電阻裝置452與限壓次系統454在第八圖中未顯示，以增進描述的清楚度。此外，於某些替代性實施例中，MPPT控制器802更包括自舉電路(圖未示)，或額外之充電幫浦電路(圖未示)，以供電給高壓側電晶體驅動器電路444。
特徵之組合
上述之特徵與以下所主張之那些特徵可能在不脫離本發明之範 疇之下以各種方式作結合。下述實例說明某些可能的組合：
(A1)一種電力系統，可包含一串N個MPPT(maximum power point tracking，最大功率點追蹤)控制器，其具有以串聯方式電性耦接之輸出埠，其中N為大於1的整數。上述N個MPPT控制器之至少一者可包括各自的電晶體驅動器電路，其由該串N個MPPT控制器中一鄰近者之一供電軌線供電。
(A2)在如(A1)所表示之電力系統中，上述N個MPPT控制器之一者可包括電晶體驅動器電路，其由一與該串N個MPPT控制器分離之電力來源供電。
(A3)在如(A2)所表示之電力系統中，與該串N個MPPT控制器分離之電力來源可為介接於該串N個MPPT控制器與一電力匯流排之間的一電力轉換器之電力來源。
(A4)在如(A1)至(A3)所表示之任何一個電力系統中，該N個MPPT控制器之每一者可包括一輸入埠，其電性耦接至一各自的光伏裝置。
(B1)一種MPPT(maximum power point tracking，最大功率點追蹤)控制器，可包含：(a)一輸入埠，用於電性耦接至一電力來源，輸入埠具有低壓側與高壓側輸入端；(b)一輸出埠，用於電性耦接至一負載，輸出埠具有低壓側與高壓側輸出端；(c)一控制電晶體，電性耦接於高壓側輸入端與高壓側輸出端之間；(d)一N通道場效空轉電晶體，具有一閘極、一汲極與一源極，汲極電性耦接至高壓側輸出端且源極電性耦接至低壓側輸出端；(e)電晶體驅動器電路，適於在至少兩個不同之電壓位準之間驅動空轉電晶體之閘到源電壓；以及(f)一電阻元件，電性耦接於高壓側輸入端與空轉電晶體之閘極之間，其中低壓側輸入端係電性耦接至低壓側輸出端。
(B2)在如(B1)所表示之MPPT控制器中，可更包含一限壓次系統，其電性耦接於空轉電晶體之閘極與源極之間，其中限壓次系統適於限制空轉電晶體之閘到源電壓的大小在一最大值。
(B3)在如(B1)或(B2)所表示之任一個MPPT控制器中，空轉電晶體可包括一本體二極體，具有一電性耦接至低壓側輸出端的陽極，以及一電性耦接至高壓側輸出端的陰極，空轉電晶體之一臨界電壓可小於本體二極體之順向導通電壓。
(B4)在如(B1)至(B3)所表示之任一個MPPT控制器中，可更包含 一控制次系統，適於在MPPT控制器的一MPPT操作模式中，使控制電晶體重複在其導通與非導通狀態之間切換，以將從一電性耦接至輸入埠之電力來源取得之電力量最大化。
(B5)在如(B4)所表示之MPPT控制器中，控制次系統可更適於在MPPT控制器的一MPPT操作模式中，使空轉電晶體重複地在其導通與非導通狀態之間切換，以當控制電晶體在其非導通狀態時，提供一路徑使電流流經輸出埠。
(B6)在如(B4)或(B5)所表示之任一個MPPT控制器中，控制次系統可更適於在MPPT控制器的一旁通操作模式中，使控制電晶體持續在一非導通狀態操作，以及使空轉電晶體持續在一導通狀態操作。
(B7)在如(B6)所表示之MPPT控制器中，當輸入埠可用的電力係足以供電給控制次系統但不足以維持MPPT操作時，控制次系統可更適於使MPPT控制器在其MPPT模式與旁通操作模式之間變換。
(B8)在如(B1)至(B7)所表示之任一個MPPT控制器中，(a)控制電晶體可為一N通道場效電晶體，具有一閘極、一汲極以及一源極，汲極電性耦接至高壓側輸入端，且源極電性耦接至高壓側輸出端；且(b)MPPT控制器可更包含：(1)高壓側電晶體驅動器電路，適於在至少兩個不同的電壓位準之間驅動控制電晶體之閘到源電壓，(2)一自舉電源供應，適於從MPPT控制器之一供電軌線供電給高壓側電晶體驅動器電路，以及(3)充電幫浦電路，適於當自舉電源供應不能供電給高壓側電晶體驅動器電路時，從MPPT控制器之供電軌線供電給高壓側電晶體驅動器電路。
(C1)一種MPPT(maximum power point tracking，最大功率點追蹤)控制器，可包含：(a)一輸入埠，用於電性耦接至一電力來源；(b)一輸出埠，用於電性耦接至一負載；(c)N通道場效空轉電晶體，電性跨接輸出埠；(d)一控制次系統，適於控制空轉電晶體之閘到源電壓；以及(e)一電阻裝置，電性耦接於輸入埠與空轉電晶體之閘極之間，使得當電力施加於輸入埠且控制次系統在一不作動狀態時，空轉電晶體在其導通狀態下操作。
(C2)在如(C1)所表示之MPPT控制器中，可更包含一控制電晶體，電性耦接於輸入埠與輸出埠之間，控制次系統可更適於在MPPT控制器的一MPPT操作模式中，使控制電晶體重複地在其導通與非導通狀態之間切換， 以將從一電性耦接至輸入埠的電力來源取得的電力量最大化。
(C3)在如(C1)或(C2)所表示之任一個MPPT控制器中，空轉電晶體可包括一本體二極體，空轉電晶體之一臨界電壓可小於本體二極體之順向導通電壓。
在不脫離本發明之範疇之下可能在上述方法及系統中做出改變。舉例而言，一串中之MPPT控制器數量可加以改變。故應注意者為，包含於上述說明中且顯示於附圖中之內容應被解釋為例示的而非限制意義上。以下申請專利範圍係意圖涵蓋於此所說明之廣義及特定特徵，以及文義上可以說是落於其間之本方法及系統之範疇之所有陳述。
400‧‧‧電力系統
402(1)‧‧‧(MPPT)控制器
402(2)‧‧‧(MPPT)控制器
402(N)‧‧‧(MPPT)控制器
404(1)‧‧‧光伏裝置
404(2)‧‧‧光伏裝置
404(N)‧‧‧光伏裝置
406‧‧‧負載
408‧‧‧輸入埠
410‧‧‧高壓側輸入端
412‧‧‧低壓側輸入端
414‧‧‧輸出埠
416‧‧‧高壓側輸出端
418‧‧‧低壓側輸出端
424(1)‧‧‧(輸入)電容
424(2)‧‧‧(輸入)電容
424(N)‧‧‧(輸入)電容
432‧‧‧輸出電路
434‧‧‧輸出電容
436‧‧‧儲能電感
442‧‧‧調節器
444‧‧‧高壓側電晶體驅動器電路
456‧‧‧電源

Claims (27)

  1. 一種電力系統，包含一串N個MPPT(maximum power point tracking，最大功率點追蹤)控制器，該N個MPPT控制器具有以串聯方式電性耦接之輸出埠，N為一大於1之整數，該N個MPPT控制器之至少一者包括各自的電晶體驅動器電路，該電晶體驅動器電路由該串N個MPPT控制器中之一鄰近MPPT控制器之一供電軌線供電。
  2. 如請求項1所述之電力系統，其中該N個MPPT控制器之一者包括電晶體驅動器電路，其由一與該串N個MPPT控制器分離之電力來源供電。
  3. 如請求項2所述之電力系統，其中與該串N個MPPT控制器分離之該電力來源係為介接於該串N個MPPT控制器與一電力匯流排之間之一電力轉換器的電力來源。
  4. 如請求項2所述之電力系統，其中該N個MPPT控制器之每一者包括一輸入埠，其電性耦接至一各自的光伏裝置。
  5. 一種電力系統，包含：第一光伏裝置與第二光伏裝置；一第一MPPT(maximum power point tracking，最大功率點追蹤)控制器，包括一電性耦接至該第一光伏裝置之輸入埠；以及一第二MPPT控制器，包括一電性耦接至該第二光伏裝置之輸入埠；該第一MPPT控制器與該第二MPPT控制器之輸出埠係以串聯方式電性耦接，且該第二MPPT控制器之電晶體驅動器電路係從該第一MPPT控制器之一供電軌線供電。
  6. 如請求項5所述之電力系統，更包含：第三光伏裝置與第四光伏裝置； 一第三MPPT控制器，包括一電性耦接至該第三光伏裝置之輸入埠；以及一第四MPPT控制器，包括一電性耦接至該第四光伏裝置之輸入埠，該第一MPPT控制器、該第二MPPT控制器、該第三MPPT控制器與該第四MPPT控制器之輸出埠係以串聯方式電性耦接，該第三MPPT控制器之電晶體驅動器電路係從該第二MPPT控制器之一供電軌線供電，且該第四MPPT控制器之電晶體驅動器電路係從該第三MPPT控制器之一供電軌線供電。
  7. 如請求項6所述之電力系統，其中該第一MPPT控制器之電晶體驅動器電路係由一與該第一MPPT控制器、該第二MPPT控制器、該第三MPPT控制器及該第四MPPT控制器分離之電力來源供電。
  8. 如請求項7所述之電力系統，其中該與該第一MPPT控制器、該第二MPPT控制器、該第三MPPT控制器及該第四MPPT控制器分離之電力來源係為介接於該等MPPT控制器與一電力匯流排之間的一電力轉換器之電力來源。
  9. 如請求項5所述之電力系統，更包含：一第三光伏裝置；以及一第三MPPT控制器，包括一電性耦接至該第三光伏裝置之輸入埠，該第一MPPT控制器、該第二MPPT控制器與該第三MPPT控制器之輸出埠係以串聯方式電性耦接，該第三MPPT控制器之電晶體驅動器電路係選擇性地由該第二MPPT控制器之一供電軌線或該第一MPPT控制器之供電軌線供電。
  10. 一種電力系統，包含：第一光伏裝置與第二光伏裝置； 一第一MPPT(maximum power point tracking，最大功率點追蹤)控制器，包括：一第一輸入埠，電性耦接至該第一光伏裝置，一第一輸出埠，包括一第一高壓側輸出端與一第一低壓側輸出端，一第一供電軌線，其以該第一低壓側輸出端為參考點，一第一電晶體，其以該第一高壓側輸出端為參考點，以及第一電晶體驅動器電路，適於在至少兩個不同之電壓位準之間驅動該第一電晶體之閘到源電壓；以及一第二MPPT控制器，包括：一第二輸入埠，電性耦接至該第二光伏裝置，一第二輸出埠，包括一第二高壓側輸出端與一第二低壓側輸出端，該第二高壓側輸出端電性耦接至該第一低壓側輸出端，一第二電晶體，其以該第二高壓側輸出端為參考點，以及第二電晶體驅動器電路，由該第一供電軌線供電，該第二電晶體驅動器電路適於在至少兩個不同之電壓位準之間驅動該第二電晶體之閘到源電壓。
  11. 如請求項10所述之電力系統，其中該第二MPPT控制器更包括一第二供電軌線，其以該第二低壓側輸出端為參考點，其中該電力系統更包含：一第三光伏裝置；以及一第三MPPT控制器，包括：一第三輸入埠，電性耦接至該第三光伏裝置，一第三輸出埠，包括一第三高壓側輸出端與一第三低壓側輸出端，該第三高壓側輸出端電性耦接至該第二低壓側輸出端，一第三電晶體，其以該第三高壓側輸出端為參考點，以及 第三電晶體驅動器電路，由該第二供電軌線供電，該第三電晶體驅動器電路適於在至少兩個不同之電壓位準之間驅動該第三電晶體之閘到源電壓。
  12. 如請求項11所述之電力系統，其中該第一電晶體驅動器電路係由一與該第一MPPT控制器、該第二MPPT控制器、該第三MPPT控制器與該第四MPPT控制器分離之電力來源供電。
  13. 如請求項12所述之電力系統，其中該與該第一MPPT控制器、該第二MPPT控制器、該第三MPPT控制器與該第四MPPT控制器分離之電力來源係為介接於該等MPPT控制器與一電力匯流排之間的一電力轉換器之電力來源。
  14. 如請求項12所述之電力系統，其中該第一電晶體、該第二電晶體與該第三電晶體之每一者係為一N通道場效電晶體。
  15. 一種MPPT(maximum power point tracking，最大功率點追蹤)控制器，包含：一輸入埠，用於電性耦接至一電力來源，該輸入埠具有低壓側輸入端與高壓側輸入端；一輸出埠，用於電性耦接至一負載，該輸出埠具有低壓側輸出端與高壓側輸出端；一控制電晶體，電性耦接於該高壓側輸入端與該高壓側輸出端之間；一N通道場效空轉電晶體，具有一閘極、一汲極與一源極，該汲極電性耦接至該高壓側輸出端且該源極電性耦接至該低壓側輸出端；電晶體驅動器電路，適於在至少兩個不同之電壓位準之間驅動該空轉電晶體之閘到源電壓；以及一電阻元件，電性耦接於該高壓側輸入端與該空轉電晶體之該閘極之間，該低壓側輸入端係電性耦接至該低壓側輸出端。
  16. 如請求項15所述之MPPT控制器，更包含一限壓次系統，電性耦接於該空轉電晶體之該閘極與該源極之間，該限壓次系統適於限制該空轉電晶體之該閘到源電壓的大小在一最大值。
  17. 如請求項15所述之MPPT控制器，其中該空轉電晶體包括一本體二極體，該本體二極體具有一電性耦接至該低壓側輸出端之陽極，以及一電性耦接至該高壓側輸出端之陰極，該空轉電晶體之一臨界電壓係小於該本體二極體之順向導通電壓。
  18. 如請求項15所述之MPPT控制器，更包含一控制次系統，適於在該MPPT控制器之一MPPT操作模式中，使該控制電晶體重複地在其導通狀態與非導通狀態之間切換，以將從一電性耦接至該輸入埠之電力來源取得之電力量最大化。
  19. 如請求項15所述之MPPT控制器，其中該控制次系統更適於在該MPPT控制器的該MPPT操作模式中，使該空轉電晶體重複地在其導通狀態與非導通狀態之間切換，以當該控制電晶體在其非導通狀態時，提供一路徑使電流流經該輸出埠。
  20. 如請求項18所述之MPPT控制器，其中該控制次系統更適於在該MPPT控制器之一旁通操作模式中，使該控制電晶體持續在一非導通狀態下操作，以及使該空轉電晶體持續在一導通狀態下操作。
  21. 如請求項20所述之MPPT控制器，其中當輸入埠可用的電力係足以供電給該控制次系統但不足以維持MPPT操作時，該控制次系統更適於使該MPPT控制器在其MPPT模式與旁通操作模式之間變換。
  22. 如請求項18所述之MPPT控制器，其中： 該控制電晶體係為一N通道場效電晶體，具有一閘極、一汲極以及一源極，該汲極電性耦接至該高壓側輸入端，且該源極電性耦接至該高壓側輸出端；以及該MPPT控制器更包含：高壓側電晶體驅動器電路，適於在至少兩個不同之電壓位準之間驅動該控制電晶體之閘到源電壓，一自舉電源供應，適於從該MPPT控制器之一供電軌線供電給該高壓側電晶體驅動器電路，以及充電幫浦電路，適於當該自舉電源供應不能供電給該高壓側電晶體驅動器電路時，從該MPPT控制器之該供電軌線供電給該高壓側電晶體驅動器電路。
  23. 一種MPPT(maximum power point tracking，最大功率點追蹤)控制器，包含：一輸入埠，用於電性耦接至一電力來源；一輸出埠，用於電性耦接至一負載；N通道場效空轉電晶體，電性跨接該輸出埠；一控制次系統，適於控制該空轉電晶體之閘到源電壓；以及一電阻裝置，電性耦接於該輸入埠與該空轉電晶體之閘極之間，使得當電力施加於該輸入埠且該控制次系統在一不作動狀態時，該空轉電晶體在其導通狀態下操作。
  24. 如請求項23所述之MPPT控制器，更包含一控制電晶體，電性耦接於該輸入埠與該輸出埠之間，該控制次系統更適於在該MPPT控制器之一MPPT操作模式中，使該控制電晶體重複地在其導通狀態與非導通狀態之間切換，以將從一電性耦接至該輸入埠之電力來源取得之電力量最大化。
  25. 如請求項23所述之MPPT控制器，其中該空轉電晶體包括一本體二極體，該空轉電晶體之一臨界電壓係小於該本體二極體之順向導通電壓。
  26. 一種操作MPPT(maximum power point tracking，最大功率點追蹤)控制器之方法，該MPPT控制器包括一電性耦接至一光伏裝置之輸入埠，以及一電性耦接至一負載之輸出埠，該方法包含以下步驟：在一MPPT操作模式下操作該MPPT控制器，其中該MPPT控制器將從該光伏裝置取得之電力最大化並將該電力傳送至該負載；當橫跨該輸入埠之電壓下降至低於一低電壓臨界值時，將該MPPT控制器從該MPPT操作模式切換至一旁通操作模式；於該旁通操作模式中，將一電晶體之一閘極電阻性地耦合至該輸入埠，以使該電晶體持續在一導通狀態下操作，用以提供一低阻抗旁通路徑給流經該輸出埠之電流；以及當橫跨該輸入埠之該電壓上升至高於一起始臨界值時，將該MPPT控制器從該旁通操作模式切換至該MPPT操作模式。
  27. 如請求項26所述之操作MPPT控制器之方法，其中該起始臨界值係大於該低電壓臨界值。
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