ITVA20100043A1

ITVA20100043A1 - Diodo di by-pass o interruttore per sorgente dc realizzato con un mosfet a bassa resistenza di conduzione e relativo circuito di controllo autoalimentato con mezzi di disabilitazione della sorgente dc in caso di incendio o altro rischio

Info

Publication number: ITVA20100043A1
Application number: IT000043A
Authority: IT
Inventors: Natale Aiello; Francesco Pulvirenti; Tiziana Teresa Signorelli
Original assignee: St Microelectronics Srl
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2011-11-15
Also published as: US20110279937A1; IT1400922B1; US8842402B2

Description

BACKGROUND

Campo tecnico

La presente divulgazione concerne un circuito integrato autoalimentato che controlla un MOSFET a bassa resistenza di conduzione per funzionare efficientemente come diodo di by-pass o come interruttore di sicurezza per inversione di polaritÃ in un sistema di conversione fotovoltaica o simile rete di distribuzione di potenza con generatori DC multipli e sistemi alimentati a batteria e in particolare un tale diodo di by-pass implementato con MOSFET o interruttore di sicurezza avente mezzi di disabilitazione di sistema controllati da un sensore on-chip (sul chip) o da un comando esterno prioritario ("overruling").

Arte nota correlata

In una domanda di brevetto italiano depositata in parallelo della stessa Richiedente, Ã ̈ divulgato un efficace dispositivo di by-pass di corrente implementato mediante MOSFET utile in impianti di conversione a pannelli fotovoltaici o simili reti di distribuzione di potenza DC, cosÃ¬ come un dispositivo di sicurezza per inversione di polaritÃ in sistemi alimentati a batteria che possono essere fabbricati in forma di "sytem-in-package" compatta e altamente affidabile.

Il nuovo dispositivo Ã ̈ basato sull'uso di un booster di tensione induttivo ad elevato fattore di moltiplicazione (HMF), adatto ad aumentare una tensione da circa 50-100 mV fino ad alcuni Volt che Ã ̈ applicata alla gate di un MOSFET di potenza a bassa resistenza di conduzione, collegato in parallelo ad un generatore DC o stringa di generatori DC da essere eventualmente by-passati, per accenderlo e mantenere in conduzione, assistito da una pompa di carica a basso fattore di moltiplicazione (LMF) all'accensione fatta di transistori a bassa soglia per fornire una tensione di alimentazione ad un comparatore che rileva l'inversione di polaritÃ della differenza di tensione drain-source del MOSFET.

Ãˆ un rischio acclarato per la sicurezza la presenza di moduli fotovoltaici che generano potenza DC generalmente collegati in serie per ottenere una tensione DC significativamente elevata portata all'ingresso di un inverter DC-AC alla frequenza e tensione di rete standard in caso di incendio, a causa del rischio di elettrocuzione che essi rappresentano per i pompieri, anche se un sistema di sicurezza "anti-islanding" puÃ² aver disconnesso l'impianto di conversione fotovoltaica dalla rete e disabilitato l'inverter principale DC-AC dell'impianto di generazione.

Nella precedente domanda di brevetto italiano No. VA2010A000025, del 15 marzo 2010, Ã ̈ descritta una soluzione ad un tale problema di sicurezza basata sullo sfruttamento di ciascun pannello di mezzi transceiver per ricevere un comando di disabilitazione da una localitÃ remota e mezzi circuitali per disabilitare un convertitore DC-DC con controllo MPPT installato in ciascun pannello.

SOMMARIO

Ãˆ stato trovato un modo efficiente ed affidabile di auto-disabilitare un singolo generatore DC o stringa di generatori DC (per esempio una stringa di celle di conversione fotovoltaica, un pannello di conversione fotovoltaica, o altro generatore DC di una rete di raccolta/distribuzione di potenza DC) in caso di temperatura abnormemente alta o di altre condizioni di rischio sentite o riconosciute.

Questa importante funzione di auto-disabilitazione Ã ̈ implementata con aggiunte relativamente piccole ad un circuito autoalimentato elementare di un dispositivo di by-pass di corrente implementato mediante MOSFET utile in impianti di conversione a pannelli fotovoltaici o simili reti di raccolta/distribuzione di potenza DC, cosÃ¬ come un dispositivo di sicurezza per inversione di polaritÃ in sistemi alimentati a batteria, per esempio al circuito di controllo integrato del dispositivo "system-in-package" descritto nella summenzionata domanda di brevetto italiano No. VA2010A000025, il cui contenuto Ã ̈ qui incorporato per espresso riferimento.

Generalmente, un dispositivo di by-pass di corrente o interruttore di sicurezza per inversione di polaritÃ molto piÃ¹ efficiente di un tradizionale diodo Schottky Ã ̈ quindi idealmente adatto in impianti di conversione a pannelli fotovoltaici e in altre applicazioni in cui le perdite di energia dovrebbero essere accuratamente minimizzate, comprende un MOSFET di commutazione di potenza i cui terminali di corrente sono collegati ad un generatore di potenza DC collegato in serie ad altri generatori di potenza DC e/o ad un carico elettrico come parte di una rete di raccolta/distribuzione di potenza DC, ed un cui terminale di gate isolato Ã ̈ controllato da un circuito di controllo integrato in package. Il circuito integrato comprende un booster di tensione a basso fattore di moltiplicazione di accensione di una differenza di tensione drain/source negativa sui terminali di corrente del MOSFET causata da un'interruzione di corrente all'interno del generatore di potenza DC che alimenta un comparatore di polaritÃ inversa che abilita un booster di tensione ad elevato fattore di moltiplicazione della stessa differenza di tensione drain/source negativa sui terminali di corrente del MOSFET, la cui tensione aumentata di uscita Ã ̈ applicata alla gate di detto MOSFET per mantenerlo in conduzione fintantochÃ© una differenza di tensione drain/source negativa Ã ̈ rilevata dal comparatore, mentre il booster di tensione a basso fattore di moltiplicazione di accensione cessa di funzionare non appena la differenza di tensione drain/source negativa diminuisce al di sotto della caduta di tensione sulla RDSdel MOSFET conduttivo e la tensione di alimentazione a detto comparatore e a detto booster di tensione ad elevato fattore di moltiplicazione Ã ̈ derivata attraverso un diodo dalla tensione di uscita dello stesso booster.

Secondo l'intuizione dei richiedenti, un circuito di by-pass di corrente implementato mediante MOSFET o interruttore di sicurezza per inversione di polaritÃ Ã ̈ dotato di una nuova e utile funzione di disabilitare in sicurezza in maniera prioritaria il generatore di potenza DC al quale il dispositivo Ã ̈ collegato in parallelo, nel caso in cui una condizione di rischio sia rilevata da un sensore on-chip o da un comando esterno.

La nuova funzione Ã ̈ implementata aggiungendo al circuito di controllo basilare integrato dello stato del MOSFET di commutazione di potenza, i seguenti elementi funzionali:

· un circuito logico di controllo avente un primo ingresso collegato all'uscita del comparatore di polaritÃ inversa e almeno un secondo ingresso adatto a ricevere un segnale di comando di disabilitazione prioritaria, una prima uscita collegata ad un ingresso di abilitazione del booster di tensione con elevato fattore di moltiplicazione e una seconda uscita;

· un interruttore di inversione di percorso a quattro terminali della differenza di tensione drain/source sui terminali di corrente del MOSFET di potenza per invertire i segni dell'alimentazione di potenza al booster di tensione a elevato fattore di moltiplicazione, controllato dalla seconda uscita del circuito logico di controllo;

· una linea autoalimentata ancillare che sostiene un'adeguata tensione di alimentazione di segno corretto al circuito elettronico quando non Ã ̈ invertita la differenza di tensione drain-source sui terminali di corrente del MOSFET di commutazione di potenza da forzare ON mediante il booster HMF;

· un sensore di condizione di rischio e/o un pin aggiuntivo, eventualmente posto in OR a detto secondo ingresso, adatto a ricevere un segnale di comando di disabilitazione prioritario da un sensore esterno (remoto) o altro agente.

Il booster di tensione ad elevato fattore di moltiplicazione puÃ² essere un booster induttivo che usa un induttore discreto in package o una pompa di carica multistadio che impiega condensatori discreti in package o anche una pompa di carica multistadio interamente integrata.

L'invenzione Ã ̈ definita nelle annesse rivendicazioni, il cui enunciato Ã ̈ inteso essere parte di questa descrizione.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La Figura 1 Ã ̈ un diagramma a blocchi funzionale elementare del sistema di diodi di by-pass migliorato di questa divulgazione.

La Figura 2 Ã ̈ un'implementazione circuitale di dettaglio del blocco logico di controllo e del blocco di commutazione di inversione delle linee di alimentazione di FIG.1.

La Figura 3 Ã ̈ un diagramma a blocchi di una forma di realizzazione preferita del booster di tensione HMF nella forma di un circuito di pompa di carica multistadio interamente integrato.

La Figura 4 Ã ̈ un diagramma circuitale di una forma di realizzazione di un primo stadio Nxdella pompa di carica di FIG.3.

La Figura 5 Ã ̈ una forma di realizzazione circuitale del secondo stadio 2x singolo ingresso-uscita differenziale della pompa di carica di FIG.3.

La Figura 6 Ã ̈ una forma di realizzazione circuitale dello stadio 2x ingresso differenziale - singola uscita della pompa di carica di FIG.3.

DESCRIZIONE DI FORME DI REALIZZAZIONE

ESEMPLIFICATIVE

Una forma di realizzazione esemplificativa del dispositivo "system-inpackage" di diodi di by-pass migliorato di questa divulgazione Ã ̈ illustrato in forma di diagramma a blocchi funzionali elementare in FIG. 1, in cui le caratteristiche circuitali aggiunte che implementano la utile funzione di autodisabilitazione dei generatori di tensione DC in caso di incendio o di altro evento distruttivo per prevenire il rischio di elettrocuzione di persone che intervengono sul sito, sono tracciati con linee piÃ¹ scure.

Nella forma di realizzazione mostrata, il componente di commutazione di potenza T Ã ̈ in forma di un transistore di potenza MOSFET a canale N discreto, i cui terminali di corrente sono collegati, rispettivamente, ai terminali di anodo e catodo di connessione esterna del dispositivo di by-pass "system-in-package".

Lo stato del dispositivo di commutazione T Ã ̈ controllato da un circuito di controllo integrato contenuto all'interno del perimetro a linea tratteggiata con pad di connessione al source, drain e gate del MOSFET a canale N discreto in package.

Un booster di tensione di start-up, 1<st>BOOSTER, Ã ̈ comunemente composto di un comune circuito di generazione di fasi di clock di pilotaggio e uno stadio di pilotaggio di un circuito a pompa di carica a basso fattore di moltiplicazione, che eventualmente viene alimentato da una differenza di tensione drain/source negativa sui terminali di corrente del MOSFET di potenza T, che puÃ² essere causata da un'interruzione di corrente che capita all'interno del generatore DC collegato in serie o stringa multi-generatore collegata in parallelo al MOSFET (praticamente sui terminali<ANODE>a CATHODE del dispositivo, mentre gli altri generatori DC collegati in serie o stringa multi generatore continuano a generare corrente DC).

Il booster di tensione di start-up (1<st>

<BOOSTER>) ha l'unica funzione di fornire inizialmente una tensione di alimentazione sufficientemente grande al comparatore RP di rilevazione di inversione di polaritÃ che rileva il segno della differenza di tensione presente sui terminali di corrente dell'interruttore di potenza T e quindi deve aumentare la differenza di tensione da circa 300-500 mV a fino 2 V in modo da attivare il comparatore RP che rileva l'inversione di polaritÃ . Il numero di stadi e valori di capacitÃ richiesti per implementare il circuito a pompa di carica LMF sono tali da essere facilmente implementati in forma integrata sul chip a semiconduttore. Il diodo D1 protegge il circuito di pompa di carica integrato da sovratensioni, mentre il condensatore di accumulo C e il diodo Zener DZ forniscono una tensione di alimentazione sufficientemente stabile VDD.

Lo stato di uscita del comparatore RP rilevatore di inversione di polaritÃ controlla l'abilitazione e la disabilitazione di un booster di tensione induttivo HMF ad elevato fattore di moltiplicazione (2<nd>

<BOOSTER>) la cui uscita Ã ̈ direttamente collegata alla gate di controllo dell'interruttore di potenza T.

Il booster di tensione principale HMF comprende un comune oscillatore che genera un segnale di clock e uno stadio di pilotaggio di un booster induttivo, usando un induttore L discreto in package collegato ai pad dedicati del circuito di controllo integrato, oppure alternativamente di un circuito a pompa di carica multistadio.

Attraverso una linea che comprende un diodo di protezione D2, la tensione aumentata ("boosted") prodotta all'uscita del secondo booster di tensione HMF, fornisce una tensione VDD stabilizzata per sostenere l'autoalimentazione del circuito generatore di clock e di pilotaggio, il comparatore RP e della logica di controllo aggiunta e del circuito di commutazione di inversione della linea di alimentazione, anche quando la tensione cosÃ¬ aumentata applicata alla gate del MOSFET forza ON il transistore di potenza per fornire un percorso alternativo a bassa caduta di tensione di by-pass alla corrente elettrica generata.

Preferibilmente, il booster di tensione HMF (2<nd>

<BOOSTER>) Ã ̈ una pompa di carico multistadio che ha un'architettura circuitale che permette una realizzazione particolarmente efficace dell'intero circuito a pompa di carica in forma integrata, nonostante il fatto che il booster principale di tensione deve fornire un fattore di moltiplicazione piuttosto alto adatto ad aumentare la tensione di gate ad un valore sufficientemente elevato per accendere il MOSFET (alla rilevazione per esempio di una condizione che richiede un bypass) e, piÃ¹ significativamente, adatta a mantenere acceso (ON) il MOSFET nonostante il fatto che all'ingresso di uno stato di conduzione, la differenza di tensione drain/source negativa ai suoi terminali di corrente decade rapidamente per diventare equivalente alla caduta di tensione sulla RDSdel MOSFET conduttore, che per ragioni di efficienza preminenti, Ã ̈ quanto piÃ¹ bassa Ã ̈ possibile e, secondo le tecnologie di fabbricazione note, puÃ² essere di 50-10 mV.

In pratica, il fattore di moltiplicazione del secondo booster deve raggiungere ampiezze di 50x fino a 100x, in modo da essere in grado di mantenere la gate del MOSFET di potenza T ad una tensione di sovrapilotaggio ("overdrive") di circa 5V

Come si osserva nel diagramma circuitale elementare di FIG. 1, il secondo o principale booster di tensione, una volta abilitato dal comparatore RP che rileva l'inversione di polaritÃ , sostiene l'alimentazione del circuito associato che genera il clock e di pilotaggio, cosÃ¬ come il comparatore RP che rileva l'inversione di polaritÃ attraverso una linea di alimentazione, comprendente il diodo di protezione D2, anche se la pompa di carica LMF integrata di accensione (1<st>

<BOOSTER>) cessa di funzionare non appena il MOSFET di potenza T si accende (ON) a causa dell'insufficienza della differenza di tensione drain/source negativa residuale, estremamente bassa per alimentare i suoi circuiti funzionali.

Nella forma di realizzazione esemplificativa mostrata in FIG.1 e piÃ¹ in dettaglio in FIG. 2, il chip di controller integrato, i cui confini sono indicati dal perimetro tracciato con un tratteggio, comprende un sensore di temperatura adatto a cambiare il suo stato logico di uscita se una temperatura limite massima impostata viene ecceduta. Il dispositivo di temperatura integrato (T_<SENSOR>) puÃ² avere una qualsiasi delle topologie circuitali comunemente utilizzate e la temperatura limite di attivazione puÃ² essere impostata in modo da corrispondere ad una temperatura alta in maniera sospetta come potrebbe essere prodotta da un incendio nelle vicinanze. Il controllore integrato ha un pin aggiuntivo, E<XTERNAL>C<OMMAND>, dedicato a ricevere un eventuale segnale di controllo esterno da qualsiasi generatore di segnale di comando di disabilitazione prioritario generato o da un sensore esterno o proveniente da una stazione di controllo remota.

L'uscita logica del sensore di temperatura integrato e il pin di comando esterno sono collegati a rispettivi ingressi di una gate NOR di ingresso del circuito logico di controllo, una cui forma di realizzazione Ã ̈ illustrata in FIG.

2.

L'altro ingresso del blocco logico di controllo riceve l'uscita del comparatore RP di inversione di polaritÃ , che Ã ̈ applicato all'ingresso invertente della gante NAND e ad un ingresso della gate NOR al secondo ingresso del quale Ã ̈ applicata l'uscita della gate NOR di ingresso che Ã ̈ anche applicata ad una seconda gate NAND di uscita della logica di controllo.

La gate NOR di uscita della logica di controllo Ã ̈ collegata all'ingresso di abilitazione/disabilitazione del booster di tensione HMF mentre la gate NAND di uscita Ã ̈ collegata all'ingresso di controllo di un interruttore di inversione di percorso a quattro terminali della differenza di tensione drain/source presente sui terminali di corrente del MOSFET di potenza T.

Come si puÃ² facilmente verificare, la logica di controllo abilita il booster principale HMF ogni volta che il transistore T di commutazione di potenza deve essere forzato ON per aumentare la differenza di tensione gate/source, cioÃ ̈ quando una delle seguenti condizioni si verifica:

- condizione di by-pass di funzionamento (condizione di "subgenerazione" abnorme o "interruzione" della relativa stringa di moduli fotovoltaici o altri generatori DC, alla quale la differenza di tensione drain/source del transistore di commutazione di potenza T si inverte; - rilevazione/spegnimento di un incendio, cioÃ ̈ quando la temperatura rilevata eccede un certo valore di soglia massimo o un comando di soppressione viene ricevuto attraverso il pin dedicato per disabilitare la produzione di una tensione sui terminali del pannello in modo da porre in uno stato di sicurezza l'impianto per evitare rischi di elettrocuzione a persone che intervengono sull'opposto.

Mentre nel caso di condizione di by-pass di bassa caduta di tensione, l'alimentazione di potenza del circuito Ã ̈ sostenuta dal booster di tensione HMF principale attraverso la linea di autoalimentazione dotata del diodo D2 di protezione, nonostante lo spegnimento del booster di tensione LMF di accensione, nel caso di condizione di rilevazione/spegnimento di un incendio, le tensioni drain-source sui terminali di corrente dell'interruttore T di commutazione di potenza non sono invertite e quindi il booster di tensione HMF principale deve funzionare con una differenza di tensione drain-source positiva come ingresso e l'inversione attivata del segno della linea di alimentazione di ingresso realizzata dall'interruttore di inversione soddisfa questa necessitÃ . In questo caso, e in considerazione dello spegnimento del booster di tensione LMF di start-up, il sostentamento di un'alimentazione di potenza adeguata di segno corretto al circuito elettronico del controllore integrato Ã ̈ fornita direttamente dalla differenza di tensione drain-source presente sui terminali di corrente del transistore T di commutazione di potenza, attraverso una linea di autoalimentazione ancillare che comprende un diodo di protezione D3, collegato al nodo di alimentazione VDD del circuito integrato.

L'interruttore di inversione della linea di alimentazione, una cui forma di realizzazione Ã ̈ esposta in dettaglio in FIG. 2, fornisce l'inversione del segno della differenza di tensione drain-source in ingresso alimentata al HMF, solo alla rilevazione dell'inversione del segno della differenza di tensione drain-source da parte del comparatore RP che avrebbe luogo solo in caso di una rilevazione di condizione di by-pass.

Secondo una forma di realizzazione preferita del circuito di by-pass di corrente multifunzione e interruttore di inversione di polaritÃ di questa divulgazione, il booster di tensione HMF principale, invece di essere realizzato con l'uso di dispositivi reattivi discreti in-package, per esempio con un induttore in-package di pochi mH, Ã ̈ realizzato in maniera interamente integrata sul chip del controllore mediante un circuito a pompa di carico multistadio che ha un'architettura che la Richiedente ha trovato raggiungere un compromesso eccezionalmente favorevole tra i requisiti di ridurre significativamente l'area di integrazione dei numerosi componenti circuitali e l'efficienza di conversione dell'energia.

La FIG. 3 mostra il diagramma a blocchi schematico di una tale forma di realizzazione preferita del HMF Charge-pump in cui Nx Ã ̈ il blocco che fornisce un'uscita N volte piÃ¹ alta della tensione di ingresso VIN, 2x_sido Ã ̈ un blocco a singolo ingresso e ad uscita differenziale che raddoppia la sua tensione di ingresso e 2x_diso Ã ̈ un blocco a ingresso differenziale e singola uscita che raddoppia la sua tensione di ingresso. Tutti i blocchi sono sincronizzati mediante segnali di clock che non si sovrappongono, CK_m e CK_p.

Una tale implementazione del HMF Charge-pump permette di minimizzare l'effetto di componenti parassiti e quindi di integrare l'intero circuito per una realizzazione monolitica dell'intero controller. Infatti, poichÃ© tutti i condensatori integrati hanno una capacitÃ parassita tra una piastra di fondo e il substrato semiconduttore (precisamente, una capacitÃ parassita), una parte di carica Ã ̈ persa a causa della summenzionata capacitÃ parassita durante la commutazione di pompa di carica; una tale capacitÃ parassita impatta pesantemente sul rendimento netto dei primi stadi che devono caricare "invano" le capacitÃ parassite degli stadi successivi, cosÃ¬ riducendo l'efficienza di questi stadi e conseguentemente dell'intera pompa di carica. Un approccio progettuale particolarmente effettivo trovato dai Richiedenti consiste nell'implementare un primo stadio lineare Nx, in grado di aumentare quanto piÃ¹ Ã ̈ possibile la tensione, in considerazione dei parametri elettrici del processo di fabbricazione e dei requisiti di area di integrazione, seguito da un appropriato numero di stadi di raddoppio. CiÃ² permette di minimizzare l'impatto di capacitÃ parassite poichÃ© la maggior parte di esse (quelle che riguardano i condensatori degli stadi piÃ¹ a monte) sono neutralizzate perchÃ© esse sono direttamente caricate dalla linea di alimentazione.

Inoltre, con la scelta appropriata del tipo di condensatori integrati (quelli aventi la capacitÃ parassita piÃ¹ bassa), Ã ̈ possibile minimizzare l'effetto di capacitÃ parassite negli stadi di raddoppio.

La FIG. 4 Ã ̈ un diagramma circuitale elementare di una forma di realizzazione esemplificativa del blocco Nx. Il circuito ha una struttura simmetrica a due rami. Durante la prima fase di clock (Ck_p alto, CK_m basso), il condensatore i-esimo del ramo a sinistra Ã ̈ caricato a i*VIN dal condensatore (i-1)-esimo del ramo a destra; durante la seconda fase di clock (CH_p basso, CK_m alto), l'armatura negativa dello stesso condensatore iesimo del ramo a sinistra Ã ̈ portata a VIN e, nello stesso istante, questo condensatore carica il condensatore (i+1)-esimo del ramo a destra a tensione (i+1)*VIN. Si ha uno stesso meccanismo con i condensatori del ramo a destra. Questo meccanismo di carica Ã ̈ lo stesso per tutti gli stadi eccetto che per il primo stadio in cui entrambi i condensatori sono alternativamente caricati a VIN.

Le FIG. 5 e 6 mostrano diagrammi circuitali elementari di una forma esemplificativa di blocchi 2x singolo ingresso-uscita differenziale e 2x ingresso differenziale-singola uscita, rispettivamente. Il meccanismo di carica Ã ̈ simile a quello descritto in precedenza.

La possibilitÃ di integrare interamente anche il booster di tensione principale, semplifica enormemente la realizzazione di un dispositivo "package", autoalimentato e sfruttabile nella "junction box" (box di connessione) di un pannello solare al posto del tradizionale diodo Schottky di by-pass, con performance grandemente migliorate incorporando inoltre un circuito protettivo in grado di porre il pannello ad una condizione di uscita nulla in caso di incendio.

Inoltre, la disponibilitÃ di un terzo pin rende il dispositivo integrato in grado di porre il pannello solare ad una condizione di uscita nulla applicando al terzo pin di controllo di tutti i dispositivi installati nella "junction box" del pannello un comando di soppressione di uscita DC prioritario, anche da una localitÃ remota.

Come apparirÃ evidente al tecnico esperto, i dispositivi "system-inpackage" di questa divulgazione possono essere utilizzati al posto dei tradizionali diodi di by-pass in pannelli solari e simili reti di raccolta/distribuzione di potenza DC cosÃ¬ come interruttori di sicurezza per prevenire danni dovuti ad inversione accidentale di polaritÃ della batteria che alimenta un circuito vulnerabile o altro carico elettrico in sistemi alimentati a batteria.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Un circuito di by-pass di corrente multifunzione o interruttore di protezione per un generatore DC collegato in serie ad altri generatori DC o ad un carico elettrico, rispettivamente, comprendente un MOSFET commutatore di potenza avente terminali di corrente collegati in un circuito di distribuzione di potenza di detto generatore DC e un terminale di gate collegato a un'uscita di un circuito controllore integrato comprendente un booster di tensione a basso fattore di moltiplicazione di accensione di una differenza di tensione drain/source negativa su detti terminali di corrente del MOSFET nel caso si verifichi una condizione di by-pass all'interno dei generatori DC collegati in serie, fornendo un comparatore di polaritÃ inversa che abilita un booster principale di tensione ad elevato fattore di moltiplicazione di detta differenza di tensione drain/source negativa, la cui tensione aumentata di uscita Ã ̈ applicata alla gate di detto MOSFET per mantenerlo in conduzione fintantochÃ© detta differenza di tensione drain/source negativa Ã ̈ rilevata dal comparatore, mentre detto booster di tensione a basso fattore di moltiplicazione di accensione cessa di funzionare non appena la differenza di tensione drain/source negativa decade al di sotto della caduta di tensione sulla RDSdel MOSFET conduttivo e la tensione di alimentazione a detto comparatore e a detto booster di tensione ad elevato fattore di moltiplicazione Ã ̈ derivata attraverso un diodo di protezione dall'uscita dello stesso booster principale, detto circuito controllore integrato comprendendo inoltre: un circuito logico di controllo avente un primo ingresso collegato all'uscita di detto comparatore di polaritÃ inversa e almeno un secondo ingresso adatto a ricevere un segnale di comando di disabilitazione prioritario, una prima uscita collegata ad un ingresso di abilitazione di detto booster di tensione principale ad elevato fattore di moltiplicazione e una seconda uscita; un interruttore di inversione di percorso a quattro terminali della differenza di tensione drain/source sui terminali di corrente del MOSFET di potenza per invertire il segno di detta differenza di tensione fornita in ingresso al booster di tensione principale, controllato dalla seconda uscita del circuito logico di controllo; una linea di autoalimentazione ancillare che sostiene un'adeguata tensione di alimentazione di segno corretto al circuito elettronico del controllore integrato quando non Ã ̈ invertita la differenza di tensione drain/source sui terminali di corrente del MOSFET di commutazione di potenza da forzare acceso (ON) da parte del booster di tensione principale; un sensore di condizione di rischio integrato e un pin aggiuntivo, eventualmente posti in OR logica a detto secondo ingresso del circuito logico di controllo, adatto a generare e/o ricevere un segnale di comando di disabilitazione prioritario da un sensore esterno o agente di controllo, forzando acceso (ON) detto MOSFET, nonostante la non inversione di detta differenza di tensione drain-source sui terminali di corrente del MOSFET di commutazione di potenza.
2. Il dispositivo di by-pass di corrente multifunzione o interruttore di protezione della rivendicazione 1, in cui detto sensore di condizione di rischio integrato in un sensore di temperatura integrato genera un segnale di comando di disabilitazione prioritario quando viene ecceduta una temperatura limite massima.
3. Il dispositivo di by-pass di corrente multifunzione o interruttore di protezione della rivendicazione 1, in cui detto booster di tensione principale ad elevato fattore di moltiplicazione Ã ̈ un booster induttivo che usa un induttore discreto in-package.
4. Il dispositivo by-pass di corrente multifunzione o interruttore di protezione della rivendicazione 1, in cui detto booster di tensione principale ad elevato fattore di moltiplicazione Ã ̈ una pompa di carica multistadio interamente integrata.
5. Il dispositivo di by-pass di corrente multifunzione o interruttore di protezione della rivendicazione 4, in cui detta pompa di carica multistadio comprende, in cascata, un primo circuito che produce una tensione di uscita N volte piÃ¹ alta della tensione di ingresso al booster di tensione principale, un secondo circuito a singolo ingresso-uscita differenziale producendo una tensione di uscita due volte piÃ¹ alta della sua tensione di ingresso e un terzo circuito ad ingresso differenziale-singola uscita producendo una tensione di uscita due volte piÃ¹ alta della sua tensione di ingresso, tutti e tre i circuiti in cascata essendo sincronizzati dalla stessa coppia di segnali di fase di clock non sovrapposti.