一种基于恒定能量包计数的自适应采样频率FOCV MPPT方法，适用于能量收集应用

《IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers》：An Adaptive Sampling Frequency FOCV MPPT Based on Constant-Energy-Packet-Counting for Energy Harvesting Applications

　　本文提出了一种用于热电器（TEG）能量采集的高效率升降压转换器，旨在解决输入功率大幅波动条件下快速最大功率点追踪（MPPT）的需求。核心贡献是一种自适应采样频率分数开路电压（ASF-FOCV）MPPT方案，可显著降低采样开销。首先，提出了一种基于恒定能量包计数的输入功率检测（CEPC-PD）模块，仅通过开关信号即可监测输入功率变化，且功率开销可忽略不计。该模块使得所提出的ASF-FOCV技术得以实现，仅在检测到输入功率发生显著变化时才触发开路电压（V_OC）重新采样。为支持这种瞬时采样，设计了一种解耦的V_OC采样保持（D-S&H）电路。该结构从根本上打破了传统FOCV中用于长时间保持的大采样电容与用于快速追踪的小采样电容之间的经典权衡。通过解耦采样和保持过程，所提出的D-S&H电路实现了三个关键优势：每次采样的开路时间仅1 μs、实际上无限长的保持时间，以及无需外部分压器或大电容。与传统的固定采样频率FOCV相比，所提出的ASF-FOCV MPPT在稳态下保持高追踪精度，并在瞬态过程中实现快速响应。实验结果表明，在50 μW至10 mW的输入功率范围内，MPPT效率超过98%（峰值99.5%）；在100 μW至10 mW的输入功率范围内，转换器效率超过80%（峰值90%）；最小和平均MPPT响应时间分别为236 μs和544 μs。