太陽能是世界公認的技術含量最高，最有發展前途的新能源。太陽能發電系統(光伏系統)作為一種新型的能源系統，已經引起許多國家的關注及研究，將在未來的能源結構中占據重要的地位，對能源消耗及環境都有重要意義。

由于光伏系統目前的重要問題是電池的轉換效率低且價格昂貴，因此，如何進一步提高太陽能電池的轉換效率，如何充分利用光伏陣列所轉換的能量，一直是光伏系統研究的重要方向。光伏陣列輸出特性具有非線性特點，受光照強度和環境溫度影響。隨著光照強度和環境溫度的不同，光伏電池端電壓將發生變化，使輸出功率也出現很大的變化，光伏電池本身就是一種極不穩定的電源。因此，如何能在不同光照和環境溫度下提高電源輸出功率，提高系統效率就成為關鍵挑戰，這就理論和實踐上引發出光伏電池最大功率跟蹤(MppT)問題。

提高光伏電池輸出功率

光伏電池的輸出受日照強度，電池結溫等因素的影響。圖1、圖2為光伏電池的非線性函數關系在光照不同、結溫相同和光照相同、結溫不同情況下的光伏電池I-V、p-V特性曲線。

下面具體分析不同情況下的光伏電池特性。

情況一：電池結溫不變，光照變化

從圖1中可以得出以下結論:

①光伏電池的短路電流隨光照強度增強而變大，兩者近似為比例關系；光伏電池的開路電壓在各種光照條件下變化不大;

②光伏電池的最大輸出功率隨光照強度增強而變大，且在同一光照環境下有唯一的最大輸出功率點。在最大功率點左側，輸出功率隨電池端電壓上升呈近似線性上升趨勢；到達最大功率點后，輸出功率開始快速下降，且下降速度遠大于上升速度；

③如圖1(a)所示：在虛線A的左側，光伏電池的特性近似為電流源，右側近似為電壓源。虛線A對應最大功率點時光伏電池的工作電流，約為電池短路電流的90%；

④如圖1(b)所示：結溫一定的情況下，光伏電池最大功率點對應的輸出電壓值基本不變。該值約為開路電壓的76%。

情況二：電池結溫變化，光照不變

從圖2中可以得出以下結論:

①如圖2(a)所示：光伏電池的結溫對光伏電池的短路電流影響不大，隨著溫度的上升輸出短路電流只是略有新增;光伏電池的開路電壓隨電池結溫的上升而下降，且變化范圍較大；

②如圖2(b)所示:光伏電池輸出功率總的變化趨勢與不同光照條件下的功率變化相似。但相同光照情況下其最大輸出功率隨電池溫度的上升而下降，且最大功率點對應的工作電壓隨溫度上升而下降。

綜上所述，光伏電池的輸出功率與它所受的光照強度、環境溫度有密切的關系。在不同外部環境情況下，光伏電池的輸出功率會有較大的變化。因此光伏發電系統必須采用相關電路和控制方法對輸出功率加以控制使其輸出最大功率。

在光伏系統中，通常要求太陽電池的輸出功率始終最大，即系統要能跟蹤太陽電池輸出的最大功率點。由于負載的工作點并不正好落在電池供應的最大功率點處，這就不能充分利用在當前多條件下電池所能供應的最大功率。因此，必須在太陽電池和負載之間加入阻抗變換器，使得變換后的工作點正好和太陽能電池的最大功率點重合，使太陽電池以最大功率輸出，這就是所謂的太陽能電池的最大功率跟蹤。傳統的方法是設計正常環境下太陽能電池的最大功率點電壓與負載的標準工作電壓相近，這種方法叫恒壓跟蹤法(CVT)。

CVT法忽略了溫度對太陽電池開路電壓的影響，而由于溫度變化及負載變化，通常CVT法誤差很大。以單晶硅太陽電池為例，當環境溫度每升高1℃時，其開路電壓下降率為0.35%～0.45%。這表明太陽電池最大功率點對應的電壓也隨環境溫度的變化而變化。關于四季溫差或日溫差比較大的地區，CVT方式并不能在所有的溫度環境下完全地跟蹤最大功率。

CVT方式具有控制簡單，可靠性高，穩定性好，易于實現等優點，傳統的方法比一般光伏系統可多獲得20%的電能，而改進后的方法比CVT可多獲得20%的電能，較之不帶CVT的直接耦合要有利得多。英諾華推出的IV0300芯片采用改進后的ACVT方法可以按時的檢測溫度變化，考慮到不同溫度對太陽能電池開路電壓的影響，及時調整最大功率跟蹤點，保持太陽能電池以最大功率輸出。

IV0300技術特點

IV0300是一款太陽能充電控制芯片，它具有改進型恒壓跟蹤法最大功率跟蹤技術(ACVT-MppT)功能和電池升壓充電保護功能，適用于給兩節至四節NiMH或NiCd電池，單節鋰離子電池充電，能承受1.5A的峰值輸入電流。IV0300的重要功能和技術特點如下：

1.采用FpWM升壓技術，具有低EMI。pWM的工作頻率在一定范圍內波動，單個頻譜分量上的輻射能量較低，所以EMI較低。

2.限壓式過充保護，過充電壓可用外部電阻設置。結束充電的方式可通過設置Float管腳電平選擇，當Float接地時，芯片工作在過壓保護模式，并停止充電。當Float接電池正極且電池電壓達到保護電壓時，系統工作在脈沖充電(或浮充)狀態。

3.工作狀態和充電結束狀態指示。CHEND管腳的輸出有三種狀態，分別為充電狀態，充電結束狀態，高阻態。

4.通過太陽能電池板輸出電壓控制系統自動開啟和關閉。

5.低靜態工作電流。為了保護電池電量，在不充電狀態下，靜態工作電流不大于75μA。

6.電池的輸入電壓為2V，電池板的輸入的最低工作電壓為電池電壓的1/8即0.25V。

7.高達95%的能量轉換效率。

典型應用電路設計及注意事項

IV0300應用電路設計如圖3所示，在具體設計中需注意以下問題。

1.兩個串聯的LED用于顯示不同的狀態，可以選用不同的顏色，但兩端電壓要高于電池電壓，否則電池將通過指示燈放電。

2.未來提高能量轉換效率，盡量選擇電池板的工作電壓接近電池的最低電壓，比如單節鋰離子電池開路電壓盡量選在3.5V左右，最大功率輸出電壓在2.8V左右。這樣可以保證升壓電路的工作效率在90%以上。

3.充電截止電壓V(Max_Battery)，設定R1、R2決定充電截止電壓，R2可由下面公式得到，R2=R1*(VOC/1.257V)/(1-(VOC/1.257V))，其中1.257V為Vref電壓，充電截止電壓為VOC=(V(Max_Battery)-0.06)/5。

4.SIN腳是用于測量輸入電壓的，所以要求此點電壓要對地穩定。假如紋波較大，會影響芯片正常工作，需加大電容C的容值。

5.通常電感電流要比電路最大電流大一倍，以保證效率。