CN103814510B - 电力采集装置 - Google Patents

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Abstract

本技术被描述为从一单一载流导体采集电力以提供电力到用电设备。本技术采用了耦接到导体的电力采集装置。在实施例中，导体具有第一通路和第二通路。电力采集装置包括耦接到第二通路的第一开关。能量储存元件耦接到第一通路，并被配置成以基于流过第一通路的直流电流储存能量。电力采集装置还包括耦接到能量储存元件的电力状况和管理装置，其配置为当能量储存元件被测量为具有一预定高压阈值时切换第一开关为闭合配置，以及当能量储存元件被测量为具有一预定低压阈值时切换第一开关为打开配置。

Description

电力采集装置
技术领域
本发明涉及一种电力采集装置。
背景技术
提供电能给远程的或不常访问的电气或电子设备经常是必需的。然而，在许多情况下，传输电能给这些设备所需的基础设施是不可用的成者安装起来过于昂贵。例如，监控光伏(PV)太阳能装置的系统采用监控该装置的光伏模块并传送描述模块的运行信息到中央网关的传感器，其中信息在中央网关中被收集以待处理。这些监控系统日益采用无线传感器网络(WSN)配置，其中传感器与发射机一起被提供以通过发送到网关(例如，发送到耦接到网关的接收机)的无线信号传送信息。由于与一些光伏太阳能装置的尺寸相比发射机具有有限的范围，因此监控系统可进一步采用收发器以重新生成和转发无线信号。然而，提供电能以为收发器供电增加了光伏太阳能装置的基础设施，其可位于偏远地区，从而不常被访问，使得这样的基础设施的增加造价昂贵。
发明内容
本发明描述了从单一导体(例如，输送直流电流或交流电流的电线)采集电力以提供电力到用电设备，例如传感器，发射机，收发器，电动机，开关，它们的组合，等等。技术采用了耦接到导体的电力采集装置。在一个或更多实施例中，导体具有第一通路和第二通路。电力采集装置包括耦接到第二通路的第一开关，并具有打开配置和闭合配置。能量储存元件耦接到第一通路，并被配置成以基于流过第一通路的直流电流储存能量。电力采集装置还包括耦接到能量储存元件的电力状况和管理装置。电力状况和管理装置被配置成以当能量储存元件被测量为具有一预定高电压阈值时切换第一开关为闭合配置，以及当能量储存元件被测量为具有一预定低电压阈值时切换第一开关为打开配置。
附图说明
详细的说明书参考附图而被描述。在说明书和附图中不同实例中的相同附图标记的使用可表示相似或相同项。
图1为示出了根据本发明披露的一个示例实施例的电力采集装置的示意图；
图2为图1中示出的电力采集装置的一个示例实施例的示意图，其中电力采集装置包括耗尽型器件和增强型器件；
图3为图1中示出的电力采集装置的一个示例实施例的示意图，其中电力采集装置包括二极管和增强型器件；
图4A为示出了根据本发明披露的另一示例实施例的另一电力采集装置的示意图；
图4B为示出了图4A中示出的电力采集装置的一个示例实施例的电路图；
图5A为示出了根据本发明披露的另一示例实施例的另一电力采集装置的示意图；
图5B为示出了图5A中示出的电力采集装置的一个示例实施例的电路图。
具体实施方式
综述
在很多情况下，希望从主机系统采集直流(DC)功率或交流(AC)功率，以为靠近主机系统的辅助电气或电子设备供电。例如，电子元件，例如用于监控光伏太阳能装置的运行的监控系统中的传感器，发射机，收发器，等等，可从装置中的光伏模块采集电能。然而，通过光伏模块提供被供给直流电流的正负导体(电线)间的连接是困难的。因为由光伏摸块供给的直流电流通常为高电压，因此会要求从高电压到低电压的转换。此外，正负导体(电线)常常不是成对工作，使得连接不能实施或不能实现。
从而，电力采集装置被描述。该电力采集装置被配置成以从一单一导体(例如，输送直流电流或交流电流的电线)采集电力以提供电力到电气或电子设备，例如传感器，发射机，收发器，电动机，开关，等等(以下称“用电设备”)。在一个或更多实施例中，导体具有第一通路和第二通路。电力采集装置包括耦接到第二通路的第一开关，并具有打开配置和闭合配置。例如，第一开关可以为增强型晶体管器件，或类似物。能量储存元件，例如电容器，被耦接到第一通路，并被配置成以基于流过第一通路的直流电流储存能量。电力采集装置还包括耦接到能量储存元件的电力状况和管理装置。电力状况和管理装置被配置成以当能量储存元件被测量为具有一预定高电压阈值时切换第一开关为闭合配置，以及当能量储存元件被测量为具有一预定低电压阈值时切换第一开关为打开配置。在一个或更多实施例中，电力状况和管理装置包括开关模式电源(例如，升压转换器(boostconverter))，其被配置为生成高于供给的直流输入电压的输出直流电压。输出直流电压被用于为用电设备供电。在一个或更多实施例中，二极管，例如肖特基(schottky)二极管，可被置于能量储存元件之前以将交流电流整流为直流电流，从而基于整流的直流电流在能量储存元件上生成电压。
用电设备可包括收发器，其被配置成以传送无线信号和/或接收无线信号。在一个或更多实施例中，收发器可为符合IEEE802.15.4-2006标准的低功率收发器。传感器可与收发器通信。传感器可被配置成以测量一个或更多系统特征，并提供代表该特征的电信号给收发器用于信号传输。例如，传感器可测量光伏(PV)模块效率，数据中心温度，等等。
因此，电力采集装置不要求正负导体间的连接，由于导体的分离这会是不能实施或不能实现的。此外，由于装置不穿过正负导体连接，因此装置也就不要求从高压到低压的转换。因此，电力采集装置便于沿直流导体选择性地安置用电设备。
示例的由力采集装置
图1示出了根据本发明披露的一个示例实施例的电力采集装置100。如图所示，电力采集装置100可操作以从单向配置的载流导体102采集电力。载流导体102输送由电源103(例如，直流电源或交流电源)提供的直流电流或交流电流。导体102可被以各种方式配置。例如，导体102可为绝缘的单一电线或电缆。然而，可以预期的是导体可为能够输送直流电流的任意传导体。
如图1中所示，采集装置100包括第一开关104和第二开关106。在一个或更多实施例中，第一和第二开关104，106可以是晶体管，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFETs)，绝缘栅双极晶体管，机中继电器，以及类似物。开关104，106具有打开配置(例如，开路以阻止电流流动)和闭合配置(例如，闭合电路以允许电流流动)。第一开关104被配置为当第二开关106在打开配置时处于闭合配置，反之亦然。如图1中所示，第一开关104被连接到导体102的第一通路102A，并且第二开关106被连接到导体102的第二通路102B。开关104，106的配置由本文描述的电力状况和管理装置108控制。例如，电力状况和管理装置108提供合适的电压电平给开关104，106，从而使得开关104，106处于所需的配置(例如，打开配置，闭合酉己置)。
如图1中所示，电力状况和管理装置108包括开关模式电源110。开关模式电源110可以各种方式配置。例如，电源110可以为升压转换器，或类似物。电源110被配置成以提供输出直流电压，其高于供给电源110的直流输入电压。输入电压和输出电压取决于电力采集装置100的特定改计要求而可变。
电力状况和管理装置108可进一步包括处理设备，例如微处理器112，以提供电压检测功能，并从功能上控制开关。微处理器112被配置来(例如，包括电子电路，其被配置以)检测装置108上的直流输入电压。微处理器112还被配置作为检测的(例如，测量的)直流输入电压的函数来控制开关104，106的配置。例如，当检测到一预定高电压阈值时，微处理器112可提供一个打开配置信号(例如，电压信号，等等)给第一开关104和提供一个闭合配置信号(例如，电压信号，等等)给第二开关106。在一个或更多实施例中，预定高电压阈值可为允许电力状况和管理装置108的充分运行所要求的电压的大约百分之九十(90％)。相反的，当检测到一预定低电压阈值时，微处理器112可提供一个闭合配置信号给第一开关104和提供一个打开配置信号给第二开关106。在一个或更多实施例中，预定低电压阈值可为允许电力状况和管理装置108的充分运行所要求的电压的大约百分之五十(50％)。然而，取决于特定的应用设计要求，可以使用其他预定的高低阈值。此外，预定的高低阈值可基于与电力状况和管理装置108相联系的硬件要求而被选择，等等。
如图1中所示，能量储存元件114与电力状况和管理装置108电通信。能量储存元件114可以各种方式配置。例如，能量储存元件114可为电容器，电感器，或能够储存能量的任何其他元件。在一个实施例中，当第一开关104处于闭合配置时，储存元件114由于流过第一开关104的电流储能。当第一开关104处于打开配置时，电流流经第二开关106，并允许储存元件114释放能量。在一个或更多实施例中，储存元件114上的电压被提供给电力状况和管理装置108作为开关模式电源110的直流输入电压。如上所述，电源110被配置为生成高于直流输入电压的直流输出电压。输出电压随后被用来至少部分地为微处理器112和与采集装置100相连接的其他用电设备供电。
如上所述，电力采集装置100被配置成以从载流导体(例如，导体102)采集能量。第一开关104初始处于闭合配置，由于允许电流至少大部分流经第一开关104和第一通路102A，从而允许能量储存元件114储存能量(例如，在电容器的例子中为电荷，等等)。此外，第二开关106初始处于打开配置，以阻止至少大部分电流流经开关106，并因此阻止至少大部分电流流经第二通路102B。一旦在储存元件114上检测到(例如，通过电力状况和管理装置108)预定的高输入电压阈值，装置108提供一个打开信号给第一开关104以切换到打开配置，以及提供一个闭合信号给第二开关106以切换到闭合配置。该开关配置允许电流流经第二开关106，并阻止电流流经第一开关104。一旦在储存元件114上检测到预定的低输入电压阈值，装置108提供闭合信号给第一开关104以切换到闭合配置，以及提供打开信号给第二开关106以切换到打开配置。电流随后流经第一开关104以给能量储存元件114再次充电至预定高电压阈值。
如图1中所示，电力采集装置100还被连接到负载109。可以预期负载109可包括任意传统的负载元件。例如，负载109可包括电容性负载，电抗性负载，电阻性负载，电感性负载，它们的组合，或者类似物。
图2示出了电力采集装置100的一个可能的实施例。如图所示，第一开关104包括耗尽型MOSFET器件116，并且第二开关106包括增强型MOSFET器件118。耗尽型MOSFET器件116被配置成使得即使零电压施加在器件116的栅源极上导通通道也存在(例如，闭合配置)。因此，耗尽型器件116是典型可操作的，直至足够的电压被施加以耗尽阻止电流流动(例如，打开配置)的通道。增强型器件118最初没有导通通道(例如，打开配置)。当足够的电压(例如，高于阈值电压(“Vt))被施加在器件118的栅源极间时，在增强型MOSFET器件118中产生导通通道(例如，闭合配置)。可以预期MOSFET器件118为n型MOSFET器件或p型MOSFET器件。
如图所示，能量储存元件114包括电容器120，其设置在电力状况和管理装置108的第一端122和第二端124之间。电容器120可以各种方式配置。例如，电容器120可被配置成以储存电荷，从而电容器120的电压可为至少约3.3V。在另一示例中，电容器120可被配置成以储存电荷，从而电容器120的电压约为5V。电容器120的值根据储能量和根据设计的操作电压由以下等式确定：
C = P . T C V H 2 - V L 2 (等式1)
在等式1中，P为功率消耗，Tc为电容器再充电周期时间，VH为电容器上最高电压，以及VL为电容器上最低电压。因此，对于P＝100mW，Tc＝10msec，VH＝10V，VL＝5V，C＝5mF。可以预期基于电力采集装置100的特性可选取电容120的其他值，例如电容器120的放电时间，电力状况和管理装置108的元件的功率要求，等等。
在一个或更多实施例中，微处理器112被配置成以检测电容器120上的电压水平。例如，导体102最初通过耗尽型器件116载流，从而电容器120能够储存电荷。当足够数量的电荷被储存(例如，在电容器120上达到了预定电压阈值，等等)，微处理器112提供一个打开信号给耗尽型器件116，并提供一个闭合信号给增强型器件118，从而使得电流可以流经增强型器件118而非耗尽型器件116。电容器120上的电压被用来作为电源110(例如，电力状况和管理装置108)的输入电压，从而电源110可以生成高于输入电压的输出电压。当电容器120释放足够的电荷，以致微处理器112检测到电容器120上的预定低电压阈值，微处理器112提供闭合信号给耗尽型器件116，并提供打开信号给增强型器件118。
图3示出了电力采集装置100的另一可能的实施例。如图所示，二极管126取代图1和2中示出的第一通路102A中的第一开关104。在一个或更多实施例中，二极管126可包括但不限于肖特基二极管，等等。开关106可包括增强型器件118。增强型器件118初始处于闭合配置，以允许电流流经二极管126，并允许电容器120充电。一旦微处理器112检测到电容器120上的预定高电压阈值，微处理器112提供一个闭合信号以切换增强型器件118到闭合配置，这允许电流随后流经增强型器件118。此外，二极管126的方向阻止了当增强型器件120处于闭合配置时从电容器120到二极管126的反向电流。电容器120的电压被电源110使用以产生输出电压，该输出电压被配置成以至少部分地为微处理器112以及其他与采集装置100相连接的用电设备(例如，发射机，传感器，等等)供电。
在一个实施例中，图3中示出的装置100可被配置成以从交流载流导体102采集能量。二极管126为肖特基二极管，其被配置成以将交流电流整流为直流电流。随后基于该整流的直流电流在电容器120上产生电压。如上所述，微处理器112检测电容器120上的电压，并基于该检测的电压提供信号给增强型器件118。
图4A和4B示出了双向能量采集装置200。如图4A中示出的，采集装置200并入桥式结构202，以将双向电流转换为单向电流，以允许单向能量采集装置204的使用，例如上述单向能量采集装置100。图4B示出了合并了图4A中示出的桥式结构202和单向能量采集装置204的双向能量要集装置200的一个可能的实施例。如图所示，图4B中示出的单向能量采集装置204与图3中示出的为相同配置(例如，能量采集装置100)。然而，可以预期其他能量采集装置配置可被使用，例如在上面所描述和图1和2中示出的能量采集装置。
能量采集装置200包括4个二极管206，208，210，212，布置为桥式结构202。如上所述，二极管206，208，210，212可包括肖特基二极管，或类似物。第一二极管206和第二二极管208在载流导体102的第一节点214相连接。如图示，第一二极管206的阳极端子216和第二二极管208的阴极端子21g连接到第一节点214。第一二极管206的阴极端子220和第三二极管210的阴极端子222连接到导体102的第二节点224。第三二极管210的阳极端于226和第四二极管212的阴极端子228连按到导体102的第三节点230。最后，第二二极管208的阳极端子232和第四二极管的阳极端子234连接到导体102的第四节点236。
桥202示出的二极管结构允许电流从导体102的第一节点214部分至少大部分流过第一二极管206，以及至少阻止大部分电流经第二二极管208流入第四节点236。此外，该配置允许电流从导体102的第二节点224部分至少大部分经第三二极管210流入第二节点224，以及至少阻止大部分电流经第四二极管212流到第四节点236。因此，参看图4B，当电流方向为从左到右时，第一二极管206和第四二极管212导通(例如，允许电流流动)。相反，参看图4B，当电流从右到左流动时，第二二极管208和第三二极管210导通。
在一个示例实施例中，流过第一节点214的电流通过第一二极管206流入第二节点224。电流开始流经二极管126以充电电容器120。电力状况和管理装置108的电源110产生作为装置108的端子122，124之间的电压的函数的输出电压。输出电压被用来至少部分地为微处理器112和上述用电设备供电。在另一实施例中，电流也可流过第四节点236经第三二极管210流入第二节点224。该电流也可开始流过二极管126以充电电容器120。电力状况和管理装置108的电源110产生作为装置108的端子122，124之间的电压的函数的输出电压。
图5A和5B示出了基于能量采集装置300的压降。如图5A中所示，能量采集装置300包括导体102，开关106，电力状况和管理装置108，以及电压降元件302。图5B示出了能量采集装置300的一个示例实施例，其包括能量储存元件，该能量储存元件被配置成以储存能量，从而至少部分地为用电设备供电。如图示，电力采集装置300被配置成以从包括第一节点304和第二节点306的载流导体102采集电能。
电力采集装置300还通过导体102被连接到电源308(例如，直流电源，交流电源)。各种电源308均是可能的。例如，电源308可包括光伏太阳能装置的一个或更多光伏模块。光伏模块将太阳辐射转换为直流(DC)。类似的，电源308可为数据中心中的元件(例如，电源)。在这样的实施例中，数据中心可包括一个或更多计算设备(例如，服务器，数据储存设备，等等)，它们彼此紧密接近地被封装在一起。数据中心被配置成以运行其他计算设备(例如，客户程序)、储存数据等的每一请求的一个或更多服务。电源308可被配置成以提供直流电能到数据中心内的至少一些运算设备以及导体102。
晶体管310，其包括源极312，栅极314和漏极316，被连接到导体102。如图示，源极312连接到第一节点104，并且漏极316连接到第二节点306。当足够的电压(例如，超过晶体管310的阈值电压(“Vt”)的正确极性的电压)被施加到栅极314时，晶体管310允许电流通过(例如，电流从源极312流到漏极316)。相反的，当没有电压施加到栅极314或者施加的电压不足(小于“vt”)时，晶体管310至少基本阻止电流流动(例如，不允许电流从源极312流到漏极316)。晶体管310可以各种方式配置。例如，晶体管310可被配置为如上述的增强型器件，其可包括增强型NMOS晶体管或增强型PMOS晶体管。NMOS晶体管配置包括使电子作为多数载流子的晶体管310，并且PMOS配置包括使空子(例如，没有电子)作为多数载流子的晶体管310。在另一示例中，晶体管310可包括被配置为操作重要功率级的功率MOSFET晶体管。功率MOSFET晶体管310可具有垂直扩散MOS结构(VDMOS)，或类似结构。然而，可以预期，根据电力采集装置300的希望的特征，各种结构的功率MOSFET晶体管310可被使用。
电力采集装置300还包括具有阳极端子320和阴极端子322的二极管318。二极管318被配置为允许电流仅在一个方向流动(例如，从阳极到阴极)。阳极端子320通过节点304连接到导体102，并且阴极端子322通过节点306连接到导体102。因此，二极管318与晶体管310并联连接。二极管318可以各种方式配置。例如，二极管318可以为肖特基二极管，其当工作时具有低正向电压降(例如，正向电压降从至少约0.15V到至少约0.45V)，二极管318也可为TVS二极管，低电压TVS二极管，及类似物。然而，可以预期，二极管318上的电压可以由于电流和晶体管310的类型而变化。例如，电压可以从至少约0.3V变化到至少约1.3V。在一些实施例中电压也可低于0.3V，并且在另一些实施例中高于1.3V。
在图5B中，电力状况和管理装置108的电源被示为包括升压转换器325，其并联连接到晶体管310和二极管318。如图示，升压转换器325的第一端子326连接到第一节点304，并且升压转换器325的第二端子328连接到第二节点306。升压转换器325被配置成以提供高于直流输入电压的输出直流电压到输出端子(例如，第三端子330和第四端子332)。在一个实施例中，升压转换器325通过输入端子326，328(例如，二极管318上的电压)接收输入电压，并在输出端子330，332上生成高于该输入电压的输出电压。例如，输入电压可为约0.3V，而输出电压可为约3.3V。在另一示例中，输入电压可为约1.3V，输出电压可为约5V。然而，如上所述，输入电压和输出电压可取决于电力采集装置100的特定应用设计要求而变化。
如图5B中所示，电容器334经由第三节点336和第四节点338被设置在升压转换器端子326，328之间。电容器334被配置成以从由升压转换器325提供的输出电压储存电荷。电容器334可以各种方式配置。例如，电容器334可与上述电容器相似地配置。然而，可以预期，基于电力采集装置300的特性可选取电容器334的各种值，例如电容器334的放电时间，用电设备340的功率要求，等等。
储存的电荷被用于给用电设备340供电。用电设备340包括连接到第三节点336的第一用电设备端子342，以及连接到第四节点338的第二用电设备端子344。如图5B中所示，端子342，344被以这样的方式配置，即用电设备340至少部分地由电容器334上的储存电荷供电。在一个或更多其他实施例中，储存的电荷可提供足够的功率以为用电设备340(以及用电设备340中包括的电子元件)充分供电。
如图5B中示出的，用电设备340包括处理设备例如微处理器346，其提供功能以(例如，包括电子电路，其配置成以)检测储存在电容334中的电压和通过第三用电设备端子348控制晶体管310的栅极314。在一个实施例中，微处理器346可为包括电子电路的低功率微处理器，电子电路被配置为基于储存在电容器334中的电荷控制晶体管310的栅极314。
微处理器346被配置成以当电容器334达到储存电荷的一高阈值时提供信号(例如，电压信号，等等)从而使得晶体管310切换到闭合配置(例如，导通晶体管118)。例如，该高阈值可为一定数量的储存电荷，其可在电容器334上产生电压，该电压至少基本等于(例如，90％或更多)由升压转换器325提供的输出电压。然而，该高阈值可取决于用电设备340的特定要求(例如，取决于微处理器346和用电设备340的其他元件的功率要求)而变化。微处理器346还被配置成以当电容器334达到储存电荷的一低阈值时提供信号从而使得晶体管310切换到打开配置(例如，至少基本上没有电流流过晶体管310)。例如，该低阈值可为一定数量的储存电荷，从而电容器334的电压至少基本等于由升压转换器325提供的输出电压的一半(例如，输出电压的50％)。然而，该低阈值可取决于用电设备340的特定要求(例如，取决于微处理器346和用电设备340的其他元件的功率要求)而变化。
如图5B中所示，用电设备340还可包括收发器350。收发器350可以各种方式配置。例如，收发器350可被配置为发射机以传送无线信号。在另一示例中，收发器350还可被配置为中继发射机以转发接收到的无线信号。在一个或更多实施例中，收发器350可包括低功率收发器，例如基于IEEE802.15.4-2006标准的ZIGBEE牌收发器。然而，可以预期，根据装置300的要求，其他类型的收发器可被提供。这些要求可包括一些考虑因素例如无线信号必须传输的距离，无线信号的加密，用电设备340的功率束缚，它们的组合，等等。
在一些实施例中，收发器350可与传感器352通信。传感器352可包括电子电路，其配置成以测量系统的一个或更多特性(例如，光伏模块效率，数据中心温度，等等)，并将测得的特性转换成电信号。这些电信号可以依次转换成由收发器350发送的无线信号。如图2和3中示出的，传感器352可以与用电设备340集成，并且因此与收发器350直接通信。然而，可以预期，传感器352也可与系统集成(例如，与光伏模块集成，与数据中心内的运算设备集成，等等)。在这个实施例中，传感器352可以与发射机(未示出)电接触，发射机被配置成以发送描述测得的系统特性的信息到收发器350以便转发(例如，再生)。
在实施例中，收发器350被配置成以发送和/或转发描述用电设备340连接到其上的系统的运行(性能)的信息。例如，在光伏太阳能装置环境中，收发器350可被配置成以发送编码有描述装置内光伏模块的运行信息的无线信号。类似的在数据中心环境中，收发器350可被配置成以发送编码有描述数据中心内的运算设备的运行信息的无线信号。编码信息可由传感器352收集。在一个实施例中，编码信息可由传感器352提供到发射机，发射机将信息发送到收发器350以便转发。
如图所示，电力采集装置100可进一步包括设置在第三和第四节点336，338(例如，与电容器334并联)之间的指示器354，其被配置为当电力采集装置300极性连接正确时提供指示(例如，视觉的，音频的，等等)。指示器354可以各种方式配置。例如，指示器354可由发光设备组成，例如发光二极管(LED)，或类似物，其配置成以在工作时提供电磁辐射。然而，可以预期，指示器354可包括其他类型的指示器，例如音频指示器(例如，扬声器)，触觉指示器(例如，螺旋条纹杆)，它们的组合，等等。
如上所述，电力采集装置300被配置成以从单一载流导体102吸取电能以为用电设备340供电。当晶体管310处于打开配置时(例如，晶体管310关断)，升压转换器325将电压输入(例如，二极管318上的压降)转换为适于为用电设备340供电的输出电压。例如，升压转换器325可以基于0.3V输入生成3.3V输出。在另一示例中，升压转换器325可以基于1.3V输入生成5V输出。输出电压充电电容器334到至少基本上输出电压(例如，高阈值)。充电后的电容器334被配置为通过储存的电荷至少部分地为用电设备340供电。当充电的电容器334达到高阈值时，微处理器346被配置成以切换晶体管310为闭合配置(例如，晶体管310导通)，由于电流流经晶体管310导致电容器138放电，这引起节点304，306上的压降。当电容器334达到低阈值时，微处理器346被配置成以切换晶体管310回到打开配置，从而节点304，306上的电压升高，这允许电容器334再充电到至少大约所述高阈值。
如图5B中所示，电力采集装置300还可连接到负载356。可以预期，负载356可包括任意传统的负载元件。例如，负载356可包括电容性负载，电抗性负载，电阻性负载，电感性负载，它们的组合，或者类似物。
尽管本发明的主题以结构特征和/或操作方法的特定语言被描述，但是要理解到，以所附的权利要求限定的主题并不必需限于上述具体的特征或操作。而是，上述具体的特征和操作作为权利要求实施例的形式而被披露。

Claims (19)

1.一种电力采集装置，包括：
配置为输送电流的导体，该导体具有第一通路和第二通路；
耦接到所述第一通路的能量储存元件，该能量储存元件配置为基于流过所述第一通路的电流储存能量；
耦接到所述导体的第二通路的第一开关，该第一开关具有打开配置和闭合配置；
耦接到所述能量储存元件的电力状况和管理装置，该电力状况和管理装置被配置为当所述能量储存元件被测量为具有高于预定高压阈值的电压时切换所述第一开关到闭合配置，以及当所述能量储存元件被测量为具有低于预定低压阈值的电压时切换所述第一开关到打开配置；
所述电流被配置为当所述第一开关处于允许所述能量储存元件释放储存的能量的闭合配置时至少基本流过所述第二通路以及被配置为当所述第一开关处于允许所述能量储存元件储存能量的打开配置时至少基本流过所述第一通路；
其中所述电力状况和管理装置包括微处理器，该微处理器被配置成测量预定高阈值电压和预定低阈值电压，以及控制所述第一开关，使得所述第一开关在所述能量储存元件被测量为具有低于预定低压阈值的电压时切换到所述打开配置以及当所述能量储存元件被测量为具有高于预定高压阈值的电压时切换到所述闭合配置。
2.如权利要求1所述的电力采集装置，其中所述电力状况和管理装置包括开关模式电源，该开关模式电源被配置为基于所述能量储存元件上的电压接收输入直流电压，所述电力状况和管理装置被配置成以提供高于所述输入直流电压的输出直流电压。
3.如权利要求1所述的电力采集装置，进一步包括耦接到所述导体的第一通路的第二开关，所述第一开关具有打开配置和闭合配置，其中所述电力状况和管理装置进一步被配置成当所述能量储存元件被测量为具有预定高压阈值时切换所述第二开关到所述打开配置，以及当所述能量储存元件被测量为具有预定低压阈值时切换所述第二开关到所述闭合配置。
4.如权利要求3所述的电力采集装置，其中所述第一开关包括增强型的金属氧化物半导体场效应晶体管器件，所述第二开关包括耗尽型的金属氧化物半导体场效应晶体管器件。
5.如权利要求1所述的电力采集装置，进一步包括耦接到所述第一通路的二极管，其中当所述第一开关处于所述打开配置时，电流至少基本上流过第一通路，允许所述能量储存元件储存能量，以及当所述第一开关处于所述闭合配置时，直流电流至少基本上流过第二通路，允许所述能量储存元件释放储存的能量。
6.如权利要求5所述的电力采集装置，其中所述导体被配置成以输送交流电流，所述二极管包括肖特基二极管，该肖特基二极管被配置成以将所述交流电流整流为直流电流，以使所述能量储存元件基于所述直流电流储存能量。
7.如权利要求1所述的电力采集装置，其中所述能量储存元件是电容器。
8.一种电力采集装置，包括：
晶体管，该晶体管被耦接到配置为输送直流的导体，所述晶体管具有打开配置和闭合配置；
耦接到所述导体的二极管，该二极管配置为产生电压降；
耦接到所述导体的升压转换器，该升压转换器被配置成以基于所述电压降接收输入直流电压，所述升压转换器被配置成以提供输出直流电压，该输出直流电压高于所述输入直流电压；以及
耦接到所述升压转换器的电容器，该电容器被配置为基于所述输出直流电压储存电荷以便为用电设备供电，该用电设备可操作以检测储存的电荷的低的阈值和储存的电荷的高的阈值，并当储存的电荷处于所述低的阈值时导致所述晶体管切换到所述打开配置，以及当储存的电荷处于所述高的阈值时导致所述晶体管切换到所述闭合配置。
9.如权利要求8所述的电力采集装置，其中所述用电设备包括微处理器，该微处理器被配置成测量储存的电荷并控制所述晶体管，使得当储存的电荷处于低的阈值时所述晶体管切换到所述打开配置，以及当储存的电荷处于高的阈值时所述晶体管切换到所述闭合配置。
10.如权利要求8所述的电力采集装置，进一步包括与所述电容器并联设置的指示器，该指示器被配置成以当所述电力采集装置被以正确的极性耦接到所述导体时提供指示。
11.如权利要求8所述的电力采集装置，其中所述用电设备包括收发器，该收发器被配置成发送和接收无线信号。
12.如权利要求8所述的电力采集装置，其中所述二极管包括肖特基二极管。
13.一种电力采集装置，包括：
配置为输送直流的导体，该导体具有至少第一节点和第二节点；
晶体管，该晶体管具有连接到所述第一节点的源极、连接到所述第二节点的漏极，以及栅极，所述晶体管被配置为具有打开配置和闭合配置；
二极管，该二极管具有连接到所述第一节点的阳极端子和连接到所述第二节点的阴极端子，所述二极管被配置为在所述阳极端子和所述阴极端子之间产生电压降；
升压转换器，该升压转换器具有连接到所述第一节点的第一升压转换器端子、连接到所述第二节点的第二升压转换器端子，所述第一升压转换器端子和所述第二升压转换器端子被配置为接收由电压降产生的输入直流电压，所述升压转换器进一步具有第三升压转换器端子和第四升压转换器端子以提供输出直流电压，该输出直流电压高于所述输入直流电压；
电容器，该电容器设置在所述第三升压转换器端子和所述第四升压转换器端子之间，所述电容器被配置为基于所述输出直流电压储存电荷；以及
用电设备，该用电设备具有耦接到所述第三升压转换器端子的第一用电设备端子以及耦接到所述第四升压转换器端子的第二用电设备端子，使得所述用电设备至少部分地由储存的电荷供电，所述用电设备具有耦接到所述晶体管的栅极的第三用电设备端子，使得当储存的电荷处于低的阈值时所述晶体管切换到所述打开配置，以及当储存的电荷处于高的阈值时所述晶体管切换到所述闭合配置。
14.如权利要求13所述的电力采集装置，其中所述用电设备包括微处理器，该微处理器被配置成测量储存的电荷并控制所述晶体管，使得当储存的电荷处于低的阈值时所述晶体管切换到所述打开配置，以及当储存的电荷处于高的阈值时所述晶体管切换到所述闭合配置。
15.如权利要求13所述的电力采集装置，其中所述用电设备至少基本上由储存的电荷供电。
16.如权利要求13所述的电力采集装置，进一步包括与所述电容器并联设置的指示器，该指示器被配置成以当所述电力采集装置被以正确的极性耦接到所述导体时提供指示。
17.如权利要求16所述的电力采集装置，其中所述指示器为发光设备。
18.如权利要求13所述的电力采集装置，其中所述用电设备包括收发器，该收发器被配置成以发送和接收无线信号。
19.如权利要求13所述的电力采集装置，其中所述二极管包括肖特基二极管。
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