本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于微能量獲取的MPPT控制電路及能量獲取電路。

背景技術(shù)：
近年來，能量獲取技術(shù)作為一種低成本、免維護(hù)、無污染的可替代性能源技術(shù)，受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。能量獲取技術(shù)能夠從外界獲取能量并將其轉(zhuǎn)換為可利用的電能，具有面積小、功耗低、續(xù)航時(shí)間長等優(yōu)點(diǎn)。然而，該技術(shù)仍然面臨著許多技術(shù)難點(diǎn)，例如：低轉(zhuǎn)換效率和較差的輸出信號(hào)質(zhì)量。造成這些問題的其根本原因在于，外部可獲取的能量源往往是微小的和不穩(wěn)定的，并且容易受到周圍環(huán)境的影響，這對(duì)能量獲取電路的性能提出了更高的要求。請(qǐng)參見圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種能量獲取電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。該能量獲取電路分兩級(jí)實(shí)現(xiàn)，第一級(jí)是通過半波整流橋電路，將輸入端的交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成半波信號(hào)；第二級(jí)是通過Boost升壓型轉(zhuǎn)換器，將半波信號(hào)轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流信號(hào)，為負(fù)載提供穩(wěn)定的輸出電壓，從而實(shí)現(xiàn)由輸入獲取能量并且提供給負(fù)載的目的。其中，第二級(jí)Boost升壓型轉(zhuǎn)換器的開關(guān)SW的開啟和關(guān)斷由最大功率點(diǎn)跟蹤(MaximumPowerPointTracking,簡稱MPPT)控制電路實(shí)現(xiàn)。請(qǐng)參見圖2，圖2為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種Boost升壓型轉(zhuǎn)換器電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。Boost升壓型轉(zhuǎn)換器的外圍電路包括有，電感L、續(xù)流二極管D、開關(guān)晶體管Msw、采樣電阻Rs、負(fù)載電容CL和負(fù)載電阻RL。MPPT控制電路采樣經(jīng)半波整流電路整流后的輸入電壓Vtem和Boost升壓型轉(zhuǎn)換器電路的開關(guān)電流Is，經(jīng)過運(yùn)算后，提供輸出控制信號(hào)SW，開啟或關(guān)斷Boost升壓型轉(zhuǎn)換器的開關(guān)管Msw，從而實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)追蹤，即通過計(jì)算最大輸入功率點(diǎn)，使輸出功率始終跟隨輸入功率，提高整體電路的轉(zhuǎn)換效率。因此，如何設(shè)計(jì)一種用于微能量獲取的MPPT控制電路就變得極其重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一用于微能量獲取的MPPT控制電路及能量獲取電路。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種用于微能量獲取的MPPT控制電路，包括：乘法器、延時(shí)單元、第一比較器、第二比較器、快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)電路FDRC及信號(hào)疊加模塊；其中，所述快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)電路FDRC包括第三比較器、第四比較器及或門電路；所述乘法器的兩個(gè)輸入端分別輸入第一電壓Vtem和第二電壓Vs且其兩個(gè)輸出端Pi分別電連接至所述延時(shí)單元的輸入端和所述第一比較器的同相輸入端Vp1；所述延時(shí)單元的輸出端電連接至所述第一比較器的反相輸入端Vn1；所述第一比較器的輸出端Vo1分別電連接至所述第三比較器的反相輸入端Vn3、所述第四比較器的同相輸入端Vp4及所述信號(hào)疊加模塊的第一輸入端；所述第三比較器的同相輸入端Vp3輸入低閾值電壓VL且其輸出端Vo3電連接至所述或門電路的第一輸入端；所述第四比較器的反相輸入端Vn4輸入高閾值電壓VH且其輸出端電連接至所述或門電路的第二輸入端；所述或門電路的輸出端電連接至所述信號(hào)疊加模塊的第二輸入端；所述信號(hào)疊加模塊的輸出端電連接至所述第二比較器的同相輸入端Vp2，所述第二比較器的反相輸入端Vn2輸入?yún)⒖颊袷幮盘?hào)電壓Vosc且其輸出端Vo2輸出開關(guān)電壓Vsw以作為Boost升壓型轉(zhuǎn)換器的PWM控制信號(hào)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述乘法器為超低壓模擬乘法器電路；所述超低壓模擬乘法器電路包括第一晶體管M1、第二晶體管M2、第三晶體管M3、第四晶體管M4、第五晶體管M5、第六晶體管M6、第七晶體管M7、第八晶體管M8及第九晶體管M9：其中，所述第八晶體管M8、所述第四晶體管M4、所述第六晶體管M6及所述第九晶體管M9依次串接于電源端Vdd與接地端Gnd之間；所述第七晶體管M7及所述第二晶體管M2依次串接于電源端Vdd與所述第四晶體管M4和所述第六晶體管M6串接形成的節(jié)點(diǎn)F處之間；所述第一晶體管M1及所述第五晶體管M5依次串接于所述第八晶體管M8和所述第四晶體管M4串接形成的節(jié)點(diǎn)E處與所述第六晶體管M6和所述第九晶體管M9串接形成的節(jié)點(diǎn)D處之間；所述第三晶體管M3串接于所述第七晶體管M7和所述第二晶體管M2串接形成的節(jié)點(diǎn)B處與所述第一晶體管M1和所述第五晶體管M5串接形成的節(jié)點(diǎn)C處之間；所述第七晶體管M7與所述第八晶體管M8的控制端均電連接至所述第七晶體管M7和所述第二晶體管M2串接形成的節(jié)點(diǎn)A處；所述第一晶體管M1與所述第二晶體管M2的控制端均電連接至所述超低壓模擬乘法器電路的第一輸入端Vx的正極；所述第三晶體管M3與所述第四晶體管M4的控制端均電連接至所述超低壓模擬乘法器電路的第一輸入端Vx的負(fù)極；所述第五晶體管M5的控制端電連接至所述超低壓模擬乘法器電路的第二輸入端Vy的正極，所述第六晶體管M6的控制端電連接至所述超低壓模擬乘法器電路的第二輸入端Vy的負(fù)極；所述第九晶體管M9的控制端電連接至所述第六晶體管M6和所述第九晶體管M9串接形成的節(jié)點(diǎn)D處；所述第八晶體管M8和所述第四晶體管M4串接形成的節(jié)點(diǎn)E作為所述超低壓模擬乘法器電路的輸出端。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述延時(shí)單元包括第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容C1及運(yùn)算放大器COM；其中，所述第一電阻R1的兩端分別電連接至所述延時(shí)單元的輸入端Vi及所述運(yùn)算放大器COM的反相輸入端Vn；所述第二電阻R2的兩端分別電連接至所述運(yùn)算放大器COM的同相輸入端VP及接地端Gnd；所述運(yùn)算放大器COM的輸出端作為所述延時(shí)單元的輸出端Vo，且所述第一電容C1的兩端分別電連接至所述運(yùn)算放大器COM的反相輸入端Vn和輸出端Vo。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述運(yùn)算放大器COM包括第十五晶體管M15、第十六晶體管M16、第十七晶體管M17、第十八晶體管M18、第十九晶體管M19及第二十晶體管M20；其中，所述第十五晶體管M15及所述第十七晶體管M17依次串接于電源端Vdd與所述運(yùn)算放大器COM的同相輸入端VP之間；所述第十六晶體管M16及所述第十八晶體管M18依次串接于電源端Vdd與所述運(yùn)算放大器COM的反相輸入端Vn之間；所述第十九晶體管M19及所述第二十晶體管M20依次串接于電源端Vdd與接地端Gnd之間；所述第十五晶體管M15與所述第十六晶體管M16的控制端均電連接至所述第十五晶體管M15和所述第十七晶體管M17串接形成的節(jié)點(diǎn)G處，所述第十七晶體管M17與所述第十八晶體管M18的控制端均電連接至電源端Vdd，所述第十九晶體管M19的控制端電連接至接地端Gnd，所述第二十晶體管M20的控制端電連接至所述第十六晶體管M16和所述第十八晶體管M18串接形成的節(jié)點(diǎn)H處，所述第十九晶體管M19和所述第二十晶體管M20串接形成的節(jié)點(diǎn)I作為所述運(yùn)算放大器COM的輸出端Vo。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一比較器或所述第二比較器包括第十晶體管M10、第十一晶體管M11、第十二晶體管M12、第十三晶體管M13及第十四晶體管M14；其中，所述第十晶體管M10及所述第十二晶體管M12依次串接于所述第一比較器或所述第二比較器的同相輸入端Vp1/Vp2與接地端Gnd之間；所述第十一晶體管M11及所述第十三晶體管M13依次串接于所述第一比較器或所述第二比較器的反相輸入端Vn1/Vn2與接地端Gnd之間；所述第十四晶體管M14串接于所述第一比較器或所述第二比較器的同相輸入端Vp1/Vp2與反相輸入端Vn1/Vn2之間且其控制端電連接至所述第十一晶體管M11和所述第十三晶體管M13串接形成的節(jié)點(diǎn)K處；所述第十晶體管M10與所述第十一晶體管M11的控制端均電連接至所述第十晶體管M10和所述第十二晶體管M12串接形成的節(jié)點(diǎn)J處；所述第十三晶體管M13與所述第十二晶體管M12的控制端均電連接至所述第一比較器或所述第二比較器的同相輸入端Vp1/Vp2；所述第十一晶體管M11和所述第十三晶體管M13串接形成的節(jié)點(diǎn)K作為所述第一比較器或所述第二比較器的輸出端Vo1/Vo2。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述或門電路包括第二十一晶體管M21、第二十二晶體管M22、第二十三晶體管M23、第二十四晶體管M24、第二十五晶體管M25及第二十六晶體管M26；其中，所述第二十一晶體管M21、所述第二十二晶體管M22及所述第二十四晶體管M24依次串接于電源端Vdd與接地端Gnd之間；所述第二十五晶體管M25及所述第二十六晶體管M26依次串接于電源端Vdd與接地端Gnd之間；所述第二十三晶體管M23電連接于所述第二十二晶體管M22和所述第二十四晶體管M24串接形成的節(jié)點(diǎn)L處與接地端Gnd之間；所述第二十一晶體管M21與所述第二十四晶體管M24的控制端均電連接至所述或門電路的正相輸入端Vp，所述第二十二晶體管M22與所述第二十三晶體管M23的控制端均電連接至所述或門電路的反相輸入端Vn，所述第二十五晶體管M25與所述第二十六晶體管M26的控制端均電連接至所述第二十二晶體管M22與所述第二十四晶體管M24串接形成的節(jié)點(diǎn)L處，所述第二十五晶體管M25和所述第二十六晶體管M26串接形成的節(jié)點(diǎn)M作為所述或門電路的輸出端Vo。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第三比較器包括第二十七晶體管M27、第二十八晶體管M28、第二十九晶體管M29、第三十晶體管M30、第三十一晶體管M31及第三十二晶體管M32；其中，所述第二十七晶體管M27與所述第二十九晶體管M29，所述第二十八晶體管M28與所述第三十晶體管M30，所述第三十一晶體管M31與所述第三十二晶體管M32分別依次串接于電源端Vdd與接地端Gnd之間；所述第二十七晶體管M27與所述第二十八晶體管M28的控制端均電連接至所述第二十七晶體管M27和所述第二十九晶體管M29串接形成的節(jié)點(diǎn)N處，所述第二十九晶體管M29、所述第三十晶體管M30及所述第三十二晶體管M32的控制端均電連接至電源端Vdd，所述第三十一晶體管M31的控制端電連接至所述第二十八晶體管M28和所述第三十晶體管M30串接形成的節(jié)點(diǎn)O處；所述第二十九晶體管M29與所述第三十晶體管M30的襯底端分別作為所述第三比較器的同相輸入端Vp3與反相輸入端Vn3，所述第三十一晶體管M31和所述第三十二晶體管M32串接形成的節(jié)點(diǎn)P作為所述第三比較器的輸出端Vo3。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第四比較器包括第三十三晶體管M33、第三十四晶體管M34、第三十五晶體管M35、第三十六晶體管M36、第三十七晶體管M37及第三十八晶體管M38；其中，所述第三十三晶體管M33與所述第三十五晶體管M35，所述第三十四晶體管M34與所述第三十六晶體管M36，所述第三十七晶體管M37與所述第三十八晶體管M38分別依次串接于電源端Vdd與接地端Gnd之間；所述第三十三晶體管M33、所述第三十四晶體管M34及所述第三十七晶體管M37的控制端均電連接至接地端Gnd，所述第三十五晶體管M35與所述第三十六晶體管M36的控制端均電連接至所述第三十三晶體管M33和所述第三十五晶體管M35串接形成的節(jié)點(diǎn)Q處，所述第三十八晶體管M38的控制端電連接至所述第三十四晶體管M34和所述第三十六晶體管M36串接形成的節(jié)點(diǎn)R處；所述第三十三晶體管M33與所述第三十四晶體管M34的襯底端分別作為所述第四比較器的同相輸入端Vp4與反相輸入端Vn4，所述第三十七晶體管M37和所述第三十八晶體管M38串接形成的節(jié)點(diǎn)S作為所述第四比較器的輸出端Vo4。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述信號(hào)疊加模塊包括第三電阻R3、第四電阻R4及第五電阻R5；其中，所述第三電阻R3及所述第五電阻R5依次串接于所述第二比較器的同相輸入端Vp2與所述第一比較器的輸出端Vo1之間，所述第四電阻R4串接于所述或門電路的輸出端Vo與所述第三電阻R3和所述第五電阻R5串接形成的節(jié)點(diǎn)T處之間。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供了一種能量獲取電路，包括半波整流橋電路和Boost升壓型轉(zhuǎn)換器，其中，所述Boost升壓型轉(zhuǎn)換器包括上述實(shí)施例中任一所述的用于微能量獲取的MPPT控制電路。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的最大功率點(diǎn)追蹤技術(shù)分兩步算法實(shí)現(xiàn)，第一步是由第一比較器對(duì)當(dāng)前周期和上一周期的輸入功率進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整Boost轉(zhuǎn)換器的開關(guān)信號(hào)占空比，第二步是由快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)電路對(duì)第一比較器的輸出信號(hào)進(jìn)行高低電平判斷，當(dāng)?shù)谝槐容^器的輸出，即相鄰兩周期的功率差過大，則由第二比較器提供快速開關(guān)信號(hào)給Boost轉(zhuǎn)換器，從而提高Boost轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率，實(shí)現(xiàn)能量獲取。附圖說明圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種能量獲取電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種Boost升壓型轉(zhuǎn)換器電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的...