產(chǎn)生清潔能源，促成“綠色”環(huán)境

引言

過去 40 年以來，全世界的用電費(fèi)用都在穩(wěn)步上升。自 1970 年以來，除了有幾段時(shí)間電價(jià)保持不變，還有極少數(shù)的幾次輕微下降，用電費(fèi)用幾乎每年都在上升。有幾種因素導(dǎo)致這種趨勢(shì)的原因，其中包括人口日益增加以及數(shù)字時(shí)代的出現(xiàn)。盡管歷史對(duì)未來有指導(dǎo)作用，但是公用事業(yè)公司仍然面臨著一些全新挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)為未來幾年電價(jià)大幅提高奠定了基礎(chǔ)。

有 3 個(gè)主要因素將在未來 10 年促使電價(jià)升高：

§ 所需的基礎(chǔ)設(shè)施投資

§ 復(fù)合價(jià)格效應(yīng)

§ 越來越多的環(huán)保法規(guī)

這些因素合起來有可能導(dǎo)致住宅電價(jià)上漲，在未來幾年價(jià)格有可能顯著攀升。

公用事業(yè)公司與其他任何公開上市的公司一樣，都有投資者和股東。公用事業(yè)公司肩負(fù)著以盈利形式為投資者賺取回報(bào)的期望，在其成本上升時(shí)，公用事業(yè)公司會(huì)將這些成本傳遞到客戶身上。

基礎(chǔ)設(shè)施投資已有一段相當(dāng)長的時(shí)間落后于增長。電力行業(yè)是資本最密集的領(lǐng)域之一，與改善電網(wǎng)有關(guān)的資本成本對(duì)決定零售電價(jià)有很大的影響。

為了彌補(bǔ)數(shù) 10 年來的投資不足，公用事業(yè)公司已經(jīng)開始再次投資建設(shè)核心基礎(chǔ)設(shè)施，其中包括建造新的發(fā)電廠、加固送電系統(tǒng)等，尤其是向家庭送電的高壓傳輸線、變電站以及配電系統(tǒng)。例如，愛迪生電力研究所 (Edison Electric Institute) 估計(jì)，到 2030 年，美國公用事業(yè)公司在擴(kuò)展和改善基礎(chǔ)設(shè)施方面，將需要支出 1.5 萬億至 2 萬億美元。另外，通過納入智能電網(wǎng)技術(shù)使系統(tǒng)智能化，以符合目前以及擬議中的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，也會(huì)產(chǎn)生一些費(fèi)用，這部分費(fèi)用預(yù)計(jì)將使支出另外再增加 2500 億美元。

復(fù)合定價(jià)效應(yīng)指的是，與用戶脫離電網(wǎng)之流失率速度以及客戶因日益重視能源效率而導(dǎo)致耗電量 (千瓦小時(shí)) 下降硐啾, 需要以更高的速度提高電價(jià)。

很多房主和企業(yè)為了躲避不斷上升的電價(jià)，正在尋找可替代能源，例如太陽能。客戶脫離電網(wǎng)、停止向公用事業(yè)公司付費(fèi)后，公用事業(yè)公司的收入就減少了一部分，這部分收入必須從仍然留存的客戶身上恢復(fù)。盡管目前僅有很少部分客戶轉(zhuǎn)向了太陽能，但是隨著這部分客戶數(shù)量不可避免地增加，公用事業(yè)公司的成本負(fù)擔(dān)將傳遞到這部分客戶的鄰居身上。無論公平與否，在公用事業(yè)公司需要產(chǎn)生越來越多的收入以覆蓋不斷增加的成本時(shí)，現(xiàn)實(shí)情況就是如此。

越來越多的環(huán)保法規(guī)是促使電價(jià)提高的第三個(gè)重要因素。大多數(shù)電力公司都受到環(huán)保規(guī)則以及空氣和水質(zhì)量要求的制約。盡管有大量證據(jù)表明，這些要求確實(shí)幫助降低了污染排放量，并產(chǎn)生了更好的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，但這是以極高的費(fèi)用為代價(jià)的。隨著公用事業(yè)公司進(jìn)入更多的減排階段，這種費(fèi)用就會(huì)在客戶的電費(fèi)賬單中反映出來，而且必須公平合理地分散到所有電網(wǎng)客戶身上。

因此，太陽能電池陣列越來越多地出現(xiàn)在了住宅、學(xué)校、工業(yè)建筑物、停車場(chǎng)以及任何陽光清晰可見的地方。在氣候使太陽能發(fā)電更容易的戰(zhàn)略性區(qū)域，人們安裝了太陽能發(fā)電場(chǎng)。盡管大多數(shù)可再生能源系統(tǒng)往往作為公用事業(yè)公司提供的電網(wǎng)電力的補(bǔ)充，但是有些項(xiàng)目 (包括新的數(shù)據(jù)中心太陽能項(xiàng)目) 已經(jīng)開始設(shè)計(jì)為僅將電網(wǎng)提供的電力作為備份能源使用。

由于太陽能電池板的數(shù)量、配置方式以及相對(duì)尺寸不同，所以會(huì)產(chǎn)生多種可提供的電壓和功率。多種電壓和功率可能導(dǎo)致需要多個(gè)電源級(jí)，以實(shí)現(xiàn)所需的輸出電壓和最大功率。不過，多個(gè)電源級(jí)導(dǎo)致效率降低和成本上升。顯然，為了給電池充電和 / 或?qū)⑻柲茈娫崔D(zhuǎn)換成可以送回電網(wǎng)的 AC 電壓，從原始太陽能電源到穩(wěn)定固定電壓的轉(zhuǎn)換這一環(huán)節(jié)需要改進(jìn)。凌力爾特最近推出的 LT8705 解決了很多這類問題，提供了一種簡化的解決方案。

一種新方法

LT8705 是一款效率非常高 (高達(dá) 98%) 的同步降壓-升壓型 DC/DC 控制器，用高于、低于或等于穩(wěn)定輸出電壓的輸入電壓工作。這個(gè)器件有 4 個(gè)反饋環(huán)路，用以調(diào)節(jié)輸入電流 / 電壓和輸出電流 / 電壓。輸入電流和電壓反饋環(huán)路可防止太陽能電池過載。輸出電流環(huán)路為電池充電器提供穩(wěn)定的輸出電流，或者作為電流源使用。LT8705 在 2.8V 至 80V 的寬輸入電壓范圍內(nèi)工作，產(chǎn)生 1.3V 至 80V 的輸出，采用單個(gè)電感器提供 4 開關(guān)同步整流。用單個(gè)器件可提供高達(dá) 250W 的輸出功率。當(dāng)多個(gè)電路配置為并聯(lián)連接時(shí)，可以提供更大的輸出功率。LT8705 采用專有的電流模式控制架構(gòu)，以在降壓或升壓模式以恒定頻率工作，該器件具備 4 個(gè)強(qiáng)大的內(nèi)置 N 溝道 MOSFET 柵極驅(qū)動(dòng)器。用戶可以選擇以強(qiáng)制連續(xù)、斷續(xù)和突發(fā)模式 (Burst Mode®) 工作，以最大限度地提高輕負(fù)載時(shí)的效率。

其他特點(diǎn)包括指示反饋環(huán)路處于工作狀態(tài)的伺服引腳、給外部器件供電的 3.3V/12mA LDO、可調(diào)軟啟動(dòng)、內(nèi)置芯片溫度監(jiān)視器、以及 -40°C 至 125°C 的工作結(jié)溫范圍。LT8705 采用 38 引腳 5mm x 7mm QFN 或 38 引線 TSSOP 封裝。LT8705 的 LTspice 電路模型也已提供，可用來非常容易和快速地評(píng)估所有種類的創(chuàng)意應(yīng)用。

LT8705 包含 4 個(gè)誤差放大器，允許該器件調(diào)節(jié)或限制輸出電流、輸入電流、輸入電壓和輸出電壓。在一個(gè)典型應(yīng)用中，輸出電壓也許是穩(wěn)定的，而其余的誤差放大器監(jiān)視過大的輸入或輸出電流或輸入欠壓情況。在其他應(yīng)用中 (例如電池充電器) 輸出穩(wěn)流器可為以恒定電流充電提供方便，直至達(dá)到預(yù)定電壓為止，這時(shí)輸出電壓控制會(huì)接管過來。 圖 1 中的方框圖顯示了太陽能電池板的輸入，這里L(fēng)T8705 用于電池充電應(yīng)用。

圖 1：LT8705 太陽能電池板電池充電器方框圖

TO INDUCTOR CURRENT SENSE CIRCUITS：至電感器電流檢測(cè)電路