CN102473740A - 低电压降闭环单向电子阀 - Google Patents

低电压降闭环单向电子阀 Download PDF

Info

Publication number
CN102473740A
CN102473740A CN2010800319229A CN201080031922A CN102473740A CN 102473740 A CN102473740 A CN 102473740A CN 2010800319229 A CN2010800319229 A CN 2010800319229A CN 201080031922 A CN201080031922 A CN 201080031922A CN 102473740 A CN102473740 A CN 102473740A
Authority
CN
China
Prior art keywords
terminal
electric
voltage potential
charge pump
controlled switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2010800319229A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102473740B (zh
Inventor
S·A·法伦布朗奇
G·刘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Microsemi Corp
Original Assignee
Microsemi Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Microsemi Corp filed Critical Microsemi Corp
Publication of CN102473740A publication Critical patent/CN102473740A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102473740B publication Critical patent/CN102473740B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/06Modifications for ensuring a fully conducting state
    • H03K17/063Modifications for ensuring a fully conducting state in field-effect transistor switches
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/02016Circuit arrangements of general character for the devices
    • H01L31/02019Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02021Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

低压降单向电子阀,包括:第一端子;第二端子;耦合于所述第一端子和所述第二端子之间的第一电控开关;以及第一电荷泵,所述第一电荷泵被设置为当第一端子的电压电势大于第二端子处的电压电势达第一值时,关闭第一电控开关。第一电荷泵被设置为与第一电控开关处于闭环中,从而持续地维持第一端子的电压电势大于第二端子的电压电势达第一值。

Description

低电压降闭环单向电子阀
背景技术
本发明一般地涉及单向电子阀领域,且更具体地涉及用作近乎理想的二极管的低电压降单向电子阀。
用于大规模使用和/或用于馈入电网的太阳能,一般由串联连接的太阳能电池板阵列来提供。每一个太阳能电池板展现出正端子和回路、或者负端子。在存在合适量的太阳光的情况下,太阳能电池板产生电力,且因此尽管阵列中的一个太阳能电池板可处于暗状态下,而其他太阳能电池板可产生电力。该暗状态可由飞行物体或鸟、云遮蔽或累积的灰尘等造成。电力必须从暗的太阳能电池板旁边旁通,这样不会妨碍阵列的输出。类似地,在阵列中单个太阳能电池故障的情况下,电力必须从故障太阳能电池板旁边旁通,从而避免整个阵列的故障。
图1示出本领域技术人员已知的避免由于暗或故障太阳能电池板而造成的太阳能电池阵列的故障的技术的示例。图1的太阳能装置包括多个太阳能电池板10、多个旁通二极管20、阻塞二极管30和转换器40。太阳能电池板10串联连接,且最后的太阳能电池板10的正端子经由阻塞二极管20连接至转换器40的输入。转换器40的回路连接至装置的第一个太阳能电池板10的回路端子。根据由瑞士日内瓦的国际电工委员会出版的IEC61215(特别是10.18章节),每一个太阳能电池板10具有与之并联连接的旁通二极管20,被设置为仅当与之连接的太阳能电池板10的回路端子相对于这个太阳能电池板10的正端子表现出正电势时被导通,IEC61215的全部内容通过引用被结合于此。
在操作中,由于电流从前一个太阳能电池板10的正端子流入暗的太阳能电池板10的回路端子,暗的太阳能电池板10在其正端子和回路端子之间表现出电压反转。这个电压反转升高以导通并联的旁通二极管20,藉此使传送电流绕过暗的太阳能电池板10。
图1的装置成功地在即便有暗的太阳能电池板的情况下维持了输出;然而旁通二极管20的功率耗散是大量的。在一般的太阳能电池板阵列中,诸如图1A的装置,约5-10安培通过阵列中每一个太阳能电池板10。因此,当作为旁通工作时,旁通二极管20的功率耗散是3.5-7瓦的数量级。系统的功率损失被散发为热量,此热量因此导致面板布局的热考虑、旁通二极管20的构造以及最终导致图1的装置的损耗。
在2009年1月1日提交的、题为“Low Voltage Drop Unidirectional ElectronicValve(低压降单向电子阀)”的美国专利申请S/N 12/348,002,其整体内容通过参考并入此处,其涉及低压降单向电子阀,其包括:一对场效应晶体管所构成的电控开关、控制电路、和被设置为周期性地打开电控开关的刷新电路。对于开关的周期性打开的要求导致在太阳能电池板两端建立的反向电压,这是不理想的。
因此,长期以来存在着对于一种低压降单向电子阀的需求,这种电子阀适于被用作不需要反向电压刷新的一个太阳能电池板旁通元件。
发明内容
相应地,本发明的主要目的是为了克服现有技术的单向电子阀的缺点。在特定实施例中,这可通过包括被设置为在第一端子和第二端子之间连接的诸如MOSFET之类的电控开关的单向电子阀而予以提供。进一步提供第一电荷泵,其被设置为当第一端子的电压电势大于第二端子处的电压电势达第一值时,关闭第一电控开关。第一电荷泵被设置与第一电控开关处于闭环中,从而持续地维持第一端子的电压电势大于第二端子处的电压电势达第一值。有利地,当太阳能电池板处于遮蔽状态下时,持续地提供约50毫伏的反向电压电势。
在一个实施例中,提供了低压降单向电子阀,包括:第一端子;第二端子;耦合于所述第一端子和所述第二端子之间的第一电控开关;以及第一电荷泵,所述第一电荷泵被设置为当第一端子的电压电势大于第二端子处的电压电势达第一值时,关闭第一电控开关。
在一个进一步实施例中,第一电荷泵被设置为与第一电控开关处于闭环中,从而持续地维持第一端子的电压电势大于第二端子处的电压电势达第一值。在又一个实施例中,低压单向电子阀进一步包括:与所述第一电控开关并联耦合的旁通元件,所述旁通元件被设置为当第一端子处的电压电势大于第二端子处的电压电势达第二值时允许电流从第一端子流向第二端子,所述第二值大于所述第一值;以及耦合至所述第一端子的启动单元,其被设置为响应于第一端子处的电压电势大于第二端子处的电压电势达第二值而提供初始电源给所述第一电荷泵。在还有一个实施例中,所述第一电控开关包括展现体二极管的金属氧化物半导体场效应管,该体二极管是旁通元件。在又一进一步实施例中所述启动单元包括:响应于第一端子处的电压电势大于第二端子处的电压电势达第二值而工作的振荡器;响应于所述振荡器的第二电荷泵;以及响应于所述第二电荷泵的第二电控开关,所述第二电控开关被设置为当所述第二电荷泵活动时将所述第二端子耦合至内部公共节点。
在还有一个实施例中所述启动单元进一步包括:响应于所述振荡器而工作的第三电荷泵,所述第三电荷泵被设置为提供初始电源给所述第一电荷泵。在又一进一步实施例中所述启动单元进一步包括:耦合在所述振荡器和所述第二端子之间的单向阀电路,所述单向阀电路被设置为为振荡器提供初始返回路径。在又一进一步实施例中,所述低压单向电子阀进一步包括耦合在所述第一电荷泵的输出和所述第一电荷泵的电源输入之间的自举电路。在另一个进一步实施例中,所述低压单向电子阀进一步包括连接在第二端子和内部公共节点之间的第三电控开关,所述第三电控开关响应于所述自举电路。
在又一进一步实施例中所述启动单元进一步包括:响应于所述振荡器而工作的第三电荷泵,所述第三电荷泵被设置为提供初始电源给所述第一电荷泵。
独立地,在一个实施例中提供了提供低压降单向电流的方法,所述方法包括:提供耦合于所述第一端子和所述第二端子之间的电控开关;当所述第一端子处的电压电势大于所述第二端子处的电压电势达第一值时关闭所提供的电控开关;且持续地维持在第一端子处的电压电势大于在第二端子处的电压电势达第二值,所述第二值小于所述第一值。
在一个进一步的实施例中,所述方法进一步包括提供第一电荷泵,所述持续地维持是响应于所提供的第一电荷泵的。在又一进一步的实施例中,所述方法进一步包括提供与所设置的电控开关并联地耦合的旁通元件,所述旁通元件被设置为当第一端子处的电压电势大于第二端子处的电压电势达第一值时允许电流从所述第一端子流向所述第二端子;以及,响应于第一端子处的电压电势大于第二端子处的电压电势达第一值而向所设置的第一电荷泵提供初始电源。在另一个进一步实施例中,所述方法进一步包括将所述第二端子耦合至内部公共节点。
根据以下的附图和描述,本发明的附加特征和优点将变得显而易见。
附图简述
为更好地理解本发明并示出本发明如何发挥效果,现在将纯粹作为示例地参考其中所有相同的附图标记指示相应的元件或部件的附图。
现在详细地具体参考附图,要强调的是所示的细节仅作为示例并出于本发明的优选实施例的示例性讨论的目的,并且在提供被认为是本发明的最有用和容易理解的原理和概念方面的描述的过程中被提出。在这点上,并未试图更详细地示出基本理解本发明所需之外的本发明的结构细节,结合附图的描述使本发明的各种形式如何在实践中具体化对本领域的技术人员变得显而易见。在附图中:
根据现有技术,图1示出包括串联连接的太阳能电池板阵列的太阳能装置的高级框图,每一个展现了旁通二极管;
图2是低压降闭环单向电子阀的示例实施例的高级示意图;
图3示出图2的低压降闭环单向电子阀的初始化单向阀门电路的多级(laddered)实现的示意图;
图4示出图2的低压降闭环单向电子阀的示例雷击防护电路的示意图;以及
图5是根据示例实施例的实现低压单向电流流动的高级流程图。
优选实施例的详细描述
在详细说明本发明的至少一个实施例之前,应当理解本发明在本申请中不限于构造细节以及在以下描述中阐述或附图中说明的部件的排列。本发明可应用于其他实施例,或以各种方式实践或执行。此外,应当理解在这里所使用的用语和术语是为了说明的目的,而不应当被认为是限制性的。
图2示出了低压降闭环单向电子阀的示例实施例的高级示意图,该电子阀包括:第一端子110;第二端子120;电控开关130,非限制性地示为NMOSFET;旁通元件140,非限制性地示为电控开关130的NMOSFET的内部体二极管;电荷泵150;启动单元160;电控开关220;雷击防护电路230;电阻235;第一和第二二极管240;以及第一和第二过滤电容250。启动单元160包括:低电阻振荡器170;启动电荷泵180;电控开关190;低电压电荷泵200;初始化单向阀电路210;以及二极管255。电荷泵150包括振荡器260和多个互不重叠的时钟信号270,且非限制性地图示为带有12个陶瓷电容280的1∶100的电荷泵,但这并不意味着以任何方式进行限制。
第一端子110连接至太阳能电池板的回路端子,如上结合图1所描述的,且第二端子120连接至太阳能电池板的正向端子,如上结合图1所描述的。电控开关130的第一端子,被图示为NMOS实现的源极端子,连接至第一端子110。电控开关130的第二端子,被图示为NMOS实现的漏极端子,连接至第二端子120。旁通元件140,被设置为在第一端子110的电压电势大于第二端子120的电压电势达二级管电压降时,将电流从第一端子110传送到第二端子120。
第一端子110进一步连接至电荷泵150的输入和启动单元160的输入,特别是连接至低压振荡器170、启动电荷泵180和低压电荷泵200。电荷泵150、低压振荡器170、启动电荷泵180和低压电荷泵200的每一个进一步展现与公共电势节点的连接,优选地与低压降闭环单向电子阀的内部连接。低压振荡器170的输出连接至启动电荷泵180的输入和低压电荷泵200的输入。启动电荷泵180的输出连接至电控开关190(非限制性地图示为NMOSFET)的栅极。电控开关190的源极连接至公共电势节点,且电控开关190的漏极连接至第二端子120。
初始化单向阀门电路210,非限制性地图示为PMOSFET,连接在第二端子120和公共电势节点之间。在其中初始化单向阀门电路210被实现为PMOSFET的非限制性实施例中,单向阀门电路210的源极和栅极连接至第二端子120,且单向阀门电路210的漏极连接至公共电势节点。
电荷泵150的输出经由电阻235连接至电控开关130的栅极、雷击防护电路230的第一末端,以及连接至第一电容250的第一末端、以及连接至第一二极管240的阳极。第一二极管240的阳极,图示为VDD电势,连接至第二电容250的第一末端、第二二极管240的阴极、电控开关220(非限制性地图示为NMOSFET)的栅极、以及电荷泵150的电源输入(图示为连接至振荡器260和多个互不重叠的时钟信号270的每一个)。公共电势节点进一步连接至振荡器260和多个互不重叠的时钟信号270的每一个。
电控开关220的漏极连接至第二端子120,且电控开关220的源极连接至公共电势节点。低压电荷泵200的输出连接至第二二极管240的阳极。雷击防护电路230的第二末端连接至第二端子120。第一和第二电容250的每一个的第二末端连接至公共电势节点。公共电势节点连接至二极管255的阳极,且二极管255的阴极连接至第一端子110。
在操作中,当第二端子120处于大于第一端子110的电压电势时,即,当相关联的太阳能电池板正在产生电力时,初始化单向阀门电路210没有导通,且公共电势节点通过二极管255连接至第一端子110。在示例实施例中,进一步提供NMOSFET与二极管255并联来确保第一端子110和公共电势节点之间的紧密连接。
当相关联的太阳能电池板被遮蔽时,第一端子110的电势上升为超过第二端子120的电势,如上相关图1而描述的那样,且电流开始流经旁通元件140。优选地将旁通元件140设置为传递至少10安培的电流一段时间直到电荷泵150打开,如下将要详细描述的。在示例实施例中,极大电流流过旁通元件140达少于50毫秒。旁通元件140展示出与二极管相同的电压降,其在很宽的操作条件下为至少0.4伏特。
跨旁通元件140的反向电压降足够操作低压振荡器170,其被设计为用低至约0.3伏特的电压操作。低压振荡器170的回路路径通过初始化单向阀门电路210。在一个实施例中,初始化单向阀门210包括漏PMOS,其作为公共电势节点和第二端子120(如上所述,其处于低于第一端子110的较低电势)之间的电阻。优选地,初始化单向阀门电路210被设置为当第一端子110具有大于第二端子120的电势时,降压不大于100mV。
低压振荡器170的输出被馈入启动电荷泵180,其开始产生充分电压来关闭电控开关190,因此直接地将公共电势节点连接至第二端子120。可以理解的是电控开关190,当被关闭时,在第二端子120和公共电势节点之间展现出较低的电阻,低于初始化单向阀门电路210所提供的电阻。
低压振荡器170的输出进一步被馈入低压电荷泵200,低压电荷泵的操作优选地由第二端子120和由关闭的电控开关190所提供的公共电势节点之间的改进的低电阻路径所辅助。低压电荷泵200的输出,在示例实施例中为约2伏特,经由第二二极管240馈入电荷泵150。
电荷泵150,其中包括振荡器260和多个互不重叠的时钟信号270,在示例实施例中是1∶100增益的电荷泵,优选被实现为Makowski电荷泵。在一个非限制性示例中,振荡器260是50μs振荡器,且电容280分别是具有合适值的陶瓷电容,诸如:分别为10nF;15nF;22nF;33nF;39nF;47nF;56nF;74nF;100nF;150nF;220nF;以及1μF。
当电荷泵150操作时,跨第一电容250而产生输出电压,其被用于过滤输出。在一个非限制性示例中,第一电容250是100pF的电容。电荷泵150的输出,在非限制性示例中相对公共电势节点是5伏特,被馈入电控开关130的栅极。如上所述,电控开关130的源极连接至第一端子110,且公共电势节点通过电控开关190的动作被连接至第二端子,因此电控开关130的栅极处于极大地高于电控开关130的源极和漏极的电势,藉此关闭电控开关130并允许电流以低的电压损失而流通。
电荷泵150的输出经由第一二极管240被馈入跨第二电容250(其用作平滑电容)的电荷泵150的电源输入,因此如果第一端子110和公共电势节点之间的输入电势被维持在最小值,电荷泵150的操作是自持的(self sustaining)。在示例实施例中,维持在50mV值。在一个非限制性实施例中,第二电容250是500pF的电容,选择此电容来充分处理电荷泵150的加载尖峰(load spike)。如上所示,第一二极管240的阳极处于被标示为VDD的电势处,VDD是电荷泵150的操作电压。通过第二二极管240的动作,低压电荷泵200的输出被解除连接。
电荷泵150和电控开关130因此被设置为处于闭环中,且不需要刷新自动地持续地保持所需要的最小电势值。具体地,在第一端子110和公共电势节点之间的输入电压开始下降的情况下,电荷泵150的输出将类似地下降,因此增加了跨电控开关130呈现的电阻。类似地,在第一端子110和公共电势节点之间的输入电压开始上升的情况下,电荷泵150的输出将类似地上升,因此减少了跨电控开关130的电阻。
在电荷泵150的操作过程中,第一端子110和第二端子120之间的电压,被表示为VDIODE,可由下式表达:
V DIODE = V TH ( 1 + 1 + 4 I DIODE GAIN K * V TH 2 ) GAIN
其中VTH代表电控开关130的导通阈值,K代表电控开关130的MOSFET跨导系数,IDIODE代表在电荷泵150的操作过程中在第一端子110和第二端子120之间的电流,且GAIN代表电荷泵150的增益。
上面表示的最小电势电压不足以维持启动单元160的操作,因此启动单元关闭。电控开关220,其栅极连接至VDD,保持在公共电势节点和第二端子120之间的连接。
雷击防护电路230为低压降闭环单向电子阀提供雷击防护,且将在下文进一步描述其操作。
图3示出图2的低压降闭环单向电子阀的初始单向阀门电路210的多级(laddered)实现的示意图,包括:二极管300;多个电阻310;和多个NMOSFET320。第二端子120和公共电势节点为清楚起见将进一步图示。二极管300的阳极连接至第二端子120,且第一电阻310的第一末端连接至二极管300的阴极。
第一电阻310的第二末端连接至第一NMOSFET320的栅极和第二电阻310的第一末端。第二电阻310的第二末端连接至第二NMOSFET320的栅极和第三电阻310的第一末端。第三电阻310的第二末端连接至第三NMOSFET320的栅极和第四电阻310的第一末端。第四电阻310的第二末端连接至第四NMOSFET320的栅极和第五电阻310的第一末端。第五电阻310的第二末端连接至第五NMOSFET320的栅极和第六电阻310的第一末端。第六电阻310的第二末端连接至第六NMOSFET320的栅极和公共电势节点。在一个非限制性实施例中,电阻310是每一个1欧姆的电阻。
第二端子120进一步连接至第一NMOSFET320的漏极,且第一NMOSFET320的源极连接至第二NMOSFET320的漏极。第二NMOSFET 320的源极连接至第三NMOSFET 320的漏极。第三NMOSFET 320的源极连接至第四NMOSFET 320的漏极。第四NMOSFET 320的源极连接至第五NMOSFET320的漏极。第五NMOSFET 320的源极连接至第六NMOSFET 320的漏极,且第六NMOSFET 320的漏极连接至公共电势节点。在示例实施例中,每一个NMOSFET 320被设置为具有较低的子阈值电流。在一个非限制性实施例中,通过NMOSFET 320和电阻310的子阈值电流的组合小于250μA。
在操作中,当第二端子120的电势大于公共电势节点的电势时,即,当相关联的太阳能电池板正在输出电力时,电阻310用作分压器来防止电压超过任何一个NMOSFET320的额定值,然而基本没有电流流过电阻310。公共电势节点的电势通过图2的二极管255、可选的附加有源电路的动作被拉向第一端子110。由于第六NMOSFET 320被设置为其栅极连接至其源极,仅有可忽略不计的电流流过NMOSFET 320。
当第二端子120的电势小于公共电势节点的电势时,即,当相关联的太阳能电池板没有输出电力时,二极管300防止电流流过电阻310,且因此所有NMOSFET 320的栅极的电势是一样的。第六NMOSFET 320导通,由于反向极性,电流从源极流向漏极,且因此展现了第六NMOSFET 320的栅极和漏极之间的合适的导通电压。优选地,NMOSFET 320的导通电压被选择为约100mV,因此提供低压振荡器170的低电压损失回路路径。
以上内容在其中未实现展现低阈值电压和高电压额定值的NMOSFET的实施例中进行描述。在实现具有低阈值电压和高额定电压的NMOSFET的情况下,可用其栅极和源极连接至公共电势节点的单个NMOSFET来提供单向阀门电路210。
图4示出图2的低压降闭环单向电子阀的示例雷击防护电路230的示意图,雷击防护电路230包括第一齐纳二极管400;第二齐纳二极管410;二极管430和电阻440。将进一步为清楚起见说明图2的电控开关130、旁通元件140、电阻235、第一端子110和第二端子120。齐纳二极管400的阴极连接至第二端子120,且齐纳二极管400的阳极连接至齐纳二极管410的阳极。齐纳二极管410的阴极连接至电控开关的栅极和电阻440的第一末端。电阻440的第二末端连接至二极管430的阴极且二极管430的阳极连接至第一端子110。在一个非限制性实施例中,第一齐纳二极管400表现出25伏特的击穿电压,而第二齐纳二极管410表现出5伏特的击穿电压。
在操作中,冲击第一端子110的雷击经历通过旁通元件140的路径,且进一步经由二极管430和电阻440充电电控开关130。冲击第二端子120的雷击通过齐纳二极管400和齐纳二极管410来充电电控开关130的栅极。电流的平衡(balance of the current)将流过电控开关130,电控开关130因此被保持完全打开。电阻235,在一个非限制性实施例中,是100千欧的电阻,将对栅极电流的雷击和电路的平衡相隔开。齐纳二极管410阻挡电荷泵150的输出继续通过齐纳二极管400到第二端子120。
图5是根据示例实施例的能使低压单向电流流动的高级流程图。在阶段1000,提供耦合于第一端子和第二端子之间的电控开关;在阶段1010,阶段1000所提供的电控开关当第一端子处的电压电势大于第二端子处的电压电势达第一值(一般至少0.4伏特)时是关闭的。
在阶段1020中,持续地维持在第一端子处的电压电势大于在第二端子处的电压电势达第二值,所述第二值小于所述第一值。在示例实施例中,所述第二值是50毫伏。可选地,通过提供第一电荷泵来维持电压电势。
在可选的阶段1030中,提供与阶段100所设置的电控开关并联的旁通元件,所述旁通元件被设置为当第一端子处的电压电势大于第二端子处的电压电势达第一值时允许电流从所述第一端子流向所述第二端子。响应于第一端子处的电压电势大于第二端子处的电压电势达第一值,而向所设置的第一电荷泵提供初始电源。在可选阶段1040中,当第一端子处的电压电势大于第二端子处的电压电势达至少第二值时,第二端子耦合至内部公共电势节点。
可以理解的是,为清楚起见,在单独实施例上下中所描述的本发明的某些特征也可以在单个实施例中组合提供。相反,为了简洁而在单个实施例的情况下所描述的本发明的各种特征也可分别提供或以任意合适的子组合提供。
除非以其他方式定义,否则在这里所使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的一名普通技术人员所通常理解的相同的含义。虽然类似于或等效于在此所述的那些方法的方法可用在本发明的实践或测试中,但是在此描述了适当的方法。
本文中述及的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献都通过引用全文纳入本文。在冲突的情况下,包括定义的专利说明书将胜出。此外,材料、方法和实施例都仅是说明性,并不构成限制。
如此处所使用的,术语“包括”、“包含”和“具有”及其变型意味着“包括但不必须限于”。
本领域技术人员将理解,本发明不限于以上已被特定示出并描述的内容。然而本发明的范围受所附权利要求书限定,并且包括上述各种特征的组合和子组合以及本领域技术人员在读取上述描述后将理解的并且不在现有技术中的其变体和修改。

Claims (14)

1.低压降单向电子阀,包括:
第一端子;
第二端子;
耦合于所述第一端子和所述第二端子之间的第一电控开关;以及
第一电荷泵,所述第一电荷泵被设置为当第一端子的电压电势大于第二端子处的电压电势达第一值时,关闭所述第一电控开关。
2.如权利要求1所述的低压单向电子阀,其特征在于,所述第一电荷泵被设置为与所述第一电控开关处于闭环,以持续地维持所述第一端子处的所述电压电势大于所述第二端子处的电压电势达所述第一值。
3.如权利要求2所述的低压单向电子阀,其特征在于,还包括:
与所述第一电控开关并联的旁通元件,所述旁通元件被设置为当所述第一端子处的电压电势大于所述第二端子处的电压电势达第二值时允许从所述第一端子到所述第二端子的电流流动,所述第二值大于所述第一值;以及
耦合至所述第一端子的启动单元,其被设置为响应于第一端子处的电压电势大于第二端子处的电压电势达所述第二值而提供初始电源给所述第一电荷泵。
4.如权利要求3所述的低压单向电子阀,其特征在于,所述第一电控开关包括展现体二极管的金属氧化物半导体场效应管,所述体二极管是所述旁通元件。
5.如权利要求3所述的低压单向电子阀,其特征在于,所述启动单元包括:
响应于所述第一端子处的所述电压电势大于所述第二端子处的所述电压电势达所述第二值而工作的振荡器;
响应于所述振荡器的第二电荷泵;以及
响应于所述第二电荷泵的第二电控开关,且所述第二电控开关被设置为当所述第二电荷泵活动时将所述第二端子耦合至内部公共节点。
6.如权利要求5所述的低压单向电子阀,其特征在于,所述启动单元还包括:
响应于所述振荡器而工作的第三电荷泵,
所述第三电荷泵被设置为提供所述初始电源给所述第一电荷泵。
7.如权利要求6所述的低压单向电子阀,其特征在于,所述启动单元还包括:
耦合在所述振荡器和所述第二端子之间的单向阀电路,所述单向阀电路被设置为为振荡器提供初始回路路径。
8.如权利要求7所述的低压单向电子阀,其特征在于,还包括耦合在所述第一电荷泵的输出和所述第一电荷泵的电源输入之间的自举电路。
9.如权利要求7所述的低压单向电子阀,其特征在于,还包括耦合在所述第二端子和所述内容公共节点之间的第三电控开关,所述第三电控开关响应于所述自举电路。
10.如权利要求3所述的低压单向电子阀,其特征在于,所述启动单元还包括:
响应于所述振荡器而工作的第三电荷泵,
所述第三电荷泵被设置为提供所述初始电源给所述第一电荷泵。
11.实现低压降单向电流流动的方法,所述方法包括:
提供耦合于第一端子和第二端子之间的电控开关;
当所述第一端子处的电压电势大于所述第二端子处的电压电势达第一值时关闭所提供的电控开关;以及
持续地维持在所述第一端子处的所述电压电势大于在所述第二端子处的所述电压电势达第二值,所述第二值小于所述第一值。
12.如权利要求11所述的方法,其特征在于,还包括:
提供第一电荷泵,所述持续地维持是响应于所述所提供的第一电荷泵的。
13.如权利要求12所述的方法,其特征在于,还包括:
提供与所述所提供的电控开关并联地耦合的旁通元件,所述旁通元件被设置为当所述第一端子处的电压电势大于所述第二端子处的电压电势达第一值时,允许从所述第一端子到所述第二端子的电流流动;以及
响应于所述第一端子处的电压电势大于所述第二端子处的电压电势达所述第一值而向所述所提供的第一电荷泵提供初始电源。
14.如权利要求13所述的方法,其特征在于,还包括:
耦合所述第二端子至内部公共节点。
CN201080031922.9A 2009-07-09 2010-06-15 低电压降闭环单向电子阀 Active CN102473740B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US22423809P 2009-07-09 2009-07-09
US61/224,238 2009-07-09
PCT/US2010/038583 WO2011005424A1 (en) 2009-07-09 2010-06-15 Low voltage drop closed loop unidirectional electronic valve

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102473740A true CN102473740A (zh) 2012-05-23
CN102473740B CN102473740B (zh) 2015-04-08

Family

ID=42543245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080031922.9A Active CN102473740B (zh) 2009-07-09 2010-06-15 低电压降闭环单向电子阀

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8169252B2 (zh)
EP (1) EP2452363A1 (zh)
JP (1) JP5398912B2 (zh)
CN (1) CN102473740B (zh)
WO (1) WO2011005424A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI562392B (en) * 2014-08-15 2016-12-11 Eosmem Corp Low voltage drop unidirectional electronic valve and solar panel using the same

Families Citing this family (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11881814B2 (en) 2005-12-05 2024-01-23 Solaredge Technologies Ltd. Testing of a photovoltaic panel
US10693415B2 (en) 2007-12-05 2020-06-23 Solaredge Technologies Ltd. Testing of a photovoltaic panel
US9130401B2 (en) 2006-12-06 2015-09-08 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power harvesting systems using DC power sources
US8947194B2 (en) 2009-05-26 2015-02-03 Solaredge Technologies Ltd. Theft detection and prevention in a power generation system
US8618692B2 (en) 2007-12-04 2013-12-31 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power system using direct current power sources
US11569659B2 (en) 2006-12-06 2023-01-31 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power harvesting systems using DC power sources
US11309832B2 (en) 2006-12-06 2022-04-19 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power harvesting systems using DC power sources
US11687112B2 (en) 2006-12-06 2023-06-27 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power harvesting systems using DC power sources
US11296650B2 (en) 2006-12-06 2022-04-05 Solaredge Technologies Ltd. System and method for protection during inverter shutdown in distributed power installations
US11888387B2 (en) 2006-12-06 2024-01-30 Solaredge Technologies Ltd. Safety mechanisms, wake up and shutdown methods in distributed power installations
US9088178B2 (en) 2006-12-06 2015-07-21 Solaredge Technologies Ltd Distributed power harvesting systems using DC power sources
US11855231B2 (en) 2006-12-06 2023-12-26 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power harvesting systems using DC power sources
US11728768B2 (en) 2006-12-06 2023-08-15 Solaredge Technologies Ltd. Pairing of components in a direct current distributed power generation system
US8319471B2 (en) 2006-12-06 2012-11-27 Solaredge, Ltd. Battery power delivery module
US11735910B2 (en) 2006-12-06 2023-08-22 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power system using direct current power sources
US8816535B2 (en) 2007-10-10 2014-08-26 Solaredge Technologies, Ltd. System and method for protection during inverter shutdown in distributed power installations
US9112379B2 (en) 2006-12-06 2015-08-18 Solaredge Technologies Ltd. Pairing of components in a direct current distributed power generation system
US8384243B2 (en) 2007-12-04 2013-02-26 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power harvesting systems using DC power sources
US8963369B2 (en) 2007-12-04 2015-02-24 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power harvesting systems using DC power sources
US8013472B2 (en) 2006-12-06 2011-09-06 Solaredge, Ltd. Method for distributed power harvesting using DC power sources
US8473250B2 (en) 2006-12-06 2013-06-25 Solaredge, Ltd. Monitoring of distributed power harvesting systems using DC power sources
US8319483B2 (en) 2007-08-06 2012-11-27 Solaredge Technologies Ltd. Digital average input current control in power converter
US11264947B2 (en) 2007-12-05 2022-03-01 Solaredge Technologies Ltd. Testing of a photovoltaic panel
US8289742B2 (en) 2007-12-05 2012-10-16 Solaredge Ltd. Parallel connected inverters
EP2232663B2 (en) 2007-12-05 2021-05-26 Solaredge Technologies Ltd. Safety mechanisms, wake up and shutdown methods in distributed power installations
US8049523B2 (en) 2007-12-05 2011-11-01 Solaredge Technologies Ltd. Current sensing on a MOSFET
EP2722979B1 (en) 2008-03-24 2022-11-30 Solaredge Technologies Ltd. Switch mode converter including auxiliary commutation circuit for achieving zero current switching
EP2294669B8 (en) 2008-05-05 2016-12-07 Solaredge Technologies Ltd. Direct current power combiner
US9324885B2 (en) 2009-10-02 2016-04-26 Tigo Energy, Inc. Systems and methods to provide enhanced diode bypass paths
US9425783B2 (en) * 2010-03-15 2016-08-23 Tigo Energy, Inc. Systems and methods to provide enhanced diode bypass paths
WO2011124279A1 (en) * 2010-04-08 2011-10-13 Siemens Aktiengesellschaft Circuit and method for protecting a controllable power switch
US10230310B2 (en) 2016-04-05 2019-03-12 Solaredge Technologies Ltd Safety switch for photovoltaic systems
US10673229B2 (en) 2010-11-09 2020-06-02 Solaredge Technologies Ltd. Arc detection and prevention in a power generation system
GB2485527B (en) 2010-11-09 2012-12-19 Solaredge Technologies Ltd Arc detection and prevention in a power generation system
US10673222B2 (en) 2010-11-09 2020-06-02 Solaredge Technologies Ltd. Arc detection and prevention in a power generation system
GB2486408A (en) 2010-12-09 2012-06-20 Solaredge Technologies Ltd Disconnection of a string carrying direct current
GB2483317B (en) 2011-01-12 2012-08-22 Solaredge Technologies Ltd Serially connected inverters
US8618864B2 (en) 2011-04-18 2013-12-31 Steven Andrew Robbins Self-powered active rectifier circuit and related method of operation for photovoltaic solar power arrays
US8842397B2 (en) * 2011-05-23 2014-09-23 Microsemi Corporation Photo-voltaic safety de-energizing device
US8570005B2 (en) 2011-09-12 2013-10-29 Solaredge Technologies Ltd. Direct current link circuit
GB2498365A (en) 2012-01-11 2013-07-17 Solaredge Technologies Ltd Photovoltaic module
GB2498790A (en) 2012-01-30 2013-07-31 Solaredge Technologies Ltd Maximising power in a photovoltaic distributed power system
GB2498791A (en) 2012-01-30 2013-07-31 Solaredge Technologies Ltd Photovoltaic panel circuitry
US9853565B2 (en) 2012-01-30 2017-12-26 Solaredge Technologies Ltd. Maximized power in a photovoltaic distributed power system
GB2499991A (en) 2012-03-05 2013-09-11 Solaredge Technologies Ltd DC link circuit for photovoltaic array
US8901603B2 (en) 2012-03-29 2014-12-02 Steven Andrew Robbins Surge protection circuit for power MOSFETs used as active bypass diodes in photovoltaic solar power systems
EP2651035B1 (en) 2012-04-11 2017-05-03 Imec Low voltage drop unidirectional smart bypass elements
US10115841B2 (en) 2012-06-04 2018-10-30 Solaredge Technologies Ltd. Integrated photovoltaic panel circuitry
US9548619B2 (en) 2013-03-14 2017-01-17 Solaredge Technologies Ltd. Method and apparatus for storing and depleting energy
EP2779251B1 (en) 2013-03-15 2019-02-27 Solaredge Technologies Ltd. Bypass mechanism
US9178353B2 (en) 2013-03-27 2015-11-03 Sunfield Semiconductor, Inc. Active bypass diode circuit and solar power module with arc flash mitigation feature
US9812868B2 (en) 2014-12-03 2017-11-07 Sunfield Semiconductor Inc. Smart junction box for photovoltaic solar power modules with safe mode and related method of operation
US10599113B2 (en) 2016-03-03 2020-03-24 Solaredge Technologies Ltd. Apparatus and method for determining an order of power devices in power generation systems
CN107153212B (zh) 2016-03-03 2023-07-28 太阳能安吉科技有限公司 用于映射发电设施的方法
US11081608B2 (en) 2016-03-03 2021-08-03 Solaredge Technologies Ltd. Apparatus and method for determining an order of power devices in power generation systems
US11177663B2 (en) 2016-04-05 2021-11-16 Solaredge Technologies Ltd. Chain of power devices
US11018623B2 (en) 2016-04-05 2021-05-25 Solaredge Technologies Ltd. Safety switch for photovoltaic systems
CN117175565A (zh) 2017-03-29 2023-12-05 太阳能安吉科技有限公司 旁路电路和在电力系统中旁通电力模块的方法
US10454360B1 (en) * 2018-11-15 2019-10-22 Nxp Usa, Inc. Charge pump overshoot prevention for gate drivers

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6271712B1 (en) * 1999-04-07 2001-08-07 Semiconductor Components Industries Llc Synchronous rectifier and method of operation
US7199636B2 (en) * 2004-03-31 2007-04-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Active diode
US20080198523A1 (en) * 2005-05-24 2008-08-21 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Circuit Breaker for a Solar Module
US20090014050A1 (en) * 2007-07-13 2009-01-15 Peter Haaf Solar module system and method using transistors for bypass

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1422496A (fr) 1964-01-15 1965-12-24 Rca Corp Montage de sécurité, notamment pour circuits comportant des générateurs de tension
JPH0612873B2 (ja) 1985-05-31 1994-02-16 株式会社日立製作所 両極性リニアスイツチ
JPH0884443A (ja) * 1994-09-09 1996-03-26 Canon Inc 電子機器
JP2000174308A (ja) 1998-12-01 2000-06-23 Toshiba Corp 太陽電池発電モジュール
US6864414B2 (en) 2001-10-24 2005-03-08 Emcore Corporation Apparatus and method for integral bypass diode in solar cells
JP4343173B2 (ja) 2002-11-25 2009-10-14 ティアックス エルエルシー 直列接続された電気エネルギー貯蔵ユニット間の充電状態を均等化するバッテリーセル平衡化システム
US7864497B2 (en) 2005-01-26 2011-01-04 Guenther Spelsberg Gmbh & Co. Kg Protective circuit
DE102006026661B4 (de) 2006-02-14 2008-10-09 Diehl Ako Stiftung & Co. Kg Photovoltaikanlage
EP2128984B2 (en) * 2007-02-02 2020-03-11 Mitsubishi Electric Corporation Rectifier

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6271712B1 (en) * 1999-04-07 2001-08-07 Semiconductor Components Industries Llc Synchronous rectifier and method of operation
US7199636B2 (en) * 2004-03-31 2007-04-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Active diode
US20080198523A1 (en) * 2005-05-24 2008-08-21 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Circuit Breaker for a Solar Module
US20090014050A1 (en) * 2007-07-13 2009-01-15 Peter Haaf Solar module system and method using transistors for bypass

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI562392B (en) * 2014-08-15 2016-12-11 Eosmem Corp Low voltage drop unidirectional electronic valve and solar panel using the same

Also Published As

Publication number Publication date
US8169252B2 (en) 2012-05-01
JP5398912B2 (ja) 2014-01-29
EP2452363A1 (en) 2012-05-16
CN102473740B (zh) 2015-04-08
JP2012533217A (ja) 2012-12-20
WO2011005424A1 (en) 2011-01-13
US20110006232A1 (en) 2011-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102473740A (zh) 低电压降闭环单向电子阀
CN100384050C (zh) 电源装置以及该电源装置中所使用的控制方法
US10044218B2 (en) Micro-energy harvester for battery free applications
Lu et al. Efficient power conversion for ultra low voltage micro scale energy transducers
KR20070050044A (ko) 전력 추출기 회로
Torres et al. Electrostatic energy harvester and Li-Ion charger circuit for micro-scale applications
Ali Design & implementation of a mobile phone charging system based on solar energy harvesting
US20150102761A1 (en) System and Method for Using Capacitors in Wireless Networks
CN102916056B (zh) 太阳能电池组件保护电路、太阳能接线盒及太阳能发电系统
CN103384072B (zh) 具有充电放电控制电路的电子设备
CN102422516A (zh) 转换器电路及包括该电路的电子系统
JP6772784B2 (ja) 電源制御回路、環境発電装置および環境発電装置の制御方法
Bader et al. Short-term energy storage for wireless sensor networks using solar energy harvesting
Sabarillo et al. Indoor light energy harvesting system for battery recharging and wireless sensor networks implemented in 90nm CMOS technology
Waltisperger et al. Photovoltaic energy harvester for micro-scale applications
Tsai et al. A low-power-consumption boost converter with maximum power tracking algorithm for indoor photovoltaic energy harvesting
Toyama et al. 20 mV input, 4.2 V output SIDO boost converter with low-power controller and adaptive switch size selector for thermoelectric energy harvesting
Pillonnet et al. Sub-threshold startup charge pump using depletion MOSFET for a low-voltage harvesting application
CN107968564B (zh) 基于开关电容的微能量收集升压dc-dc转换电路
Umaz et al. An architecture for two ambient energy sources
CN102281003A (zh) 一种基于机械开关的dc-dc升压式开关电源电路
Pammar et al. Design and development of advanced microcontroller based solar battery charger and solar tracking system
Domínguez-Ibarvo et al. An approach of an advanced DC-DC luo converter for low-power applications using a single high efficiency photovoltaic cell
CN202353468U (zh) 一种dc-dc升压式开关电源电路
Kang Multi-Source Energy Harvesting for Wireless Sensor Nodes.

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant