TW201433075A - 利用負電壓源取代傳統接地之額外取電方法及其裝置 - Google Patents

Abstract

一種利用負電壓源取代傳統接地之額外取電方法，首先以一電力供應源所提供的電磁波或電流輸入一整流電路，整流電路之一接地端導通於一負電壓源，負電壓源更可特別地使用生物體自身的負電位。應用上述取電方法之裝置，其中的整流電路具有一輸入端與二輸出端，輸入端係導通電力供應源，並自輸出端輸出整流後之直流電，藉由上述技術特徵，本發明即達到可額外增加電力的獲取量，同時提高電流與電磁波的轉換效率與穩定性之發明目的。

Description

利用負電壓源取代傳統接地之額外取電方法及其裝置

本發明係與取電方法及裝置有關，特別是指一種利用負電壓源取代傳統接地之額外取電方法及其裝置。

目前要將交流電轉換成直流電，主要都是以整流電路作為轉換裝置，特別是利用一全波整流電路介於供應交流電的電源與輸出端之間，即可將如第1圖所示標準交流電波形之正半週波形與負半週波形完整轉換為同一極性而輸出成直流電。如第2圖所示係為全波整流電路60的架構，全波整流電路60其實是透過當地局部大地(局部接地,GND)提供正電荷，用以將交流電輸入波形之負半週波形轉為正波形。亦即，地球大地本身即是一龐大的正負電荷貯藏庫，能提供此處負半週階段所需的正電荷來將波形轉正(如第2圖之虛線路徑)。

以上轉換方式之所以能順利進行，有賴於存在公正的標準接地電位(absolute ground)，且標準交流電波形之零水平(ground level、zero level)與標準接地電位相同。而由於自然環境與人為的種種因素，地球上各位置的局部接地電位有所差異早已為人所知。儘管各地的局部接地電位不同，這在如今之電機、電子、電力應用工程上卻並未發生困擾。事實上，只要在上述的全波整流電路中適當的加入一中間極(center pole)，即能至少在當地確保標準交流電波形之零水平與當地局部接地電位相同。因此，雖然肇因於廣域接地電位不均勻(non-uniformity in grounding)之電子雜訊干擾時有所聞，電路波形之整流，特別是對電力產生與傳輸工程而言，幾乎不曾發生過問題。

但是上述的傳統作法，從來都沒有辦法平行地再由除了電源供應以外同時取得額外可觀的電力。

本發明的主要目的乃在於提供一種利用負電壓源取代傳統接地之額外取電方法及其裝置，上述負電壓源更可特別地利用在生物體本身被維持的負電壓源，藉由本案之取電方法及裝置即可增加來自負電壓源(生物體)的額外電力，同時具有較佳的電能轉換效率與穩定性。

為了達成前揭目的，本發明所提供利用相對負電壓源，例如是生物體本身被維持著的負電壓來取代傳統接地之額外取電方法，首先以一整流電路接收一電力供應源所提供的電流或電磁波(含太陽光)，然後利用一負電壓源導通於該整流電路，藉此使得該整流電路輸出的電能不小於該電力供應源輸入的電能。應用上述取電方法的裝置，包含一電力供應源、一整流電路以及一負電壓源；該整流電路具有一輸入端與至少一輸出端，該輸入端係導通該電力供應源，並自該輸出端輸出整流後之直流電；而該負電壓源係導通於該整流電路；藉由上述各技術特徵，本發明即可達到額外增加能獲取的電力，同時提高電流轉換效率與穩定性之發明目的。

在本發明的較佳實施例中，該整流電路係為全波整流電路，該全波整流電路具有一接地端，該電力供應源導通該輸入端，該負電壓源導通於該接地端。

在本發明的較佳實施例中，該整流電路係為半波整流電路，該半波整流電路具有該輸入端與該輸出端，該電力供應源導通該輸入端，該負電壓源串接於該輸出端。

本發明的較佳實施例中，該負電壓源係為植物、具有細菌或葉綠素之溶液，更佳的情形是負電壓源照射著太陽光與供應額外的二氧化碳。

本發明的較佳實施例中，該電力供應源係為交流電源、太陽能板、電磁波輻射，或是電磁感應導體。

有關本發明所提供的詳細架構、特點、或技術內容將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本發明領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。

以下將藉由所列舉之較佳實施例配合圖式，詳細說明本發明的技術內容及特徵。請參閱第3圖所示，本發明第一較佳實施例所提供利用負電壓源取代局部接地之額外取電裝置10，主要包含一電力供應源20、一整流電路30與一負電壓源40，於本較佳實施例的電力供應源20可為交流電源，也能夠改為可收集電磁波之導體、太陽能電池組，或是電磁輻射，例如日光燈訊號。

電力供應源20導通於整流電路30，本較佳實施例之整流電路30係為全波整流電路(full-wave rectifier)，全波整流電路30具有一輸入端31、二輸出端33與一接地端35，輸入端31導通電力供應源20，使交流電經過各二極體37之後整流輸出直流電。全波整流電路30之接地端35直接導通一負電壓源40，負電壓源40可以是生物體，例如植物，或是具有細菌、酵母菌、或葉綠素之溶液，而更佳的情形是上述負電壓源40照射著太陽光與被額外供應二氧化碳。

本發明應用上述裝置的取電方法步驟如下：

1.首先以全波整流電路30接收電力供應源20所提供的交流電或電磁輻射(含太陽光)。

2.利用負電壓源40導通於整流電路30之接地端35，負電壓源40的電壓絕對值可以大於、等於或是小於電力供應源20的最大電壓絕對值。

經由上述步驟對電力供應源20所提供的交流電或電磁輻射整流之後，透過二輸出端33即可取得到額外的電能，整流電路30所輸出的電能不小於電力供應源20輸入的電能，利用示波器50量測二輸出端33也可確認本裝置的平均電位差。

當負電壓源40的電壓值(V_GND)相對低於上述標準交流電波形之零水平(zero level)，並且負電壓源40的電壓絕對值大於交流電波形的最大電壓絕對值(V_peak)(|V_GND|>|V_peak|)，則其整流情況將如第4圖所示，電流波形下方至負電壓源40的電壓絕對值(V_GND)之間的斜線區域皆為整流後所取得之電能。

如第5圖所示，當負電壓源40的電壓值(V_GND)低於上述標準交流電波形之零水平(zero level)，並且負電壓源40的電壓絕對值小於交流電波形的最大電壓絕對值(|V_GND|<|V_peak|)，則交流電波形中低於負電壓源40電位的部分(第5圖中單斜線部分)，以及在交流電波形正半週於零水平與負電壓源40間之電力面積(第5圖之雙斜線部分)皆將由負電壓源40提供電子而達到額外取電之目的，整流後即可得到如第6圖所示的波形圖。

為證明本發明的有效性，如第8及第9圖所示，係為本發明於實驗時的對照組，對照組使用之電力供應源20為具有4根T-5燈管的日光燈組所釋出之電磁輻射，並且利用傳統方式接地(約50 mW，即在未導通負電壓源之輸出為：開路電壓平均98V、短路電流0.5 mA)。

再如第10圖至第12圖所示，本發明藉由第二較佳實施例之整流電路30的接地端35浮接(floatingly connect)一組含4棵植物串聯之負電壓源40，植物為種植於盆栽之中型天堂鳥，同時處於一般模擬室內陽光之標準可見光源100 W/m²照射，並提供大致固定約800 ppm二氧化碳、50℃環境，使接地端35為相對負電位，負電壓源40為植物之負電位(|V_GND|<|V_peak|)。

測量結果顯示，本發明第二較佳實施例可持續得到輸出功率約為105 mW(開路電壓平均108V、短路電流約1 mA)，亦即額外取得約114%的電力。由於輸入功率不變(例如：輸入為固定之光線輻射或電磁波)，此情況中所多得的電力係來自負電壓源40，而其電子流之路徑如第3圖中虛線所示。

假如接地電位的不均勻性在小區域內不易尋得，則可改將此局部接地電位由在生物體上被維持著的負電壓源所取代，如此，當負電壓源的電壓絕對值小於交流電輸入波形之最大電壓絕對值時(|V_GND|<|V_peak|)，交流電波形中的負半週波形內低於V_GND部分，及正半週波形介於零水平與V_GND之間的部分將由生物體提供電力來整流，而多取得之電力亦如第6圖之斜線區域所示。當負電壓源的電壓絕對值大於交流電輸入波形之最大電壓絕對值時(|V_GND|>|V_peak|)，則多取得之電力如第3圖之斜線區域所示。以上的生物體負電位效應，如第7圖所示地可依電路學用一等效的二極體41加上電池42來證明。然而，就實際從相對接地及生物體獲取額外電力而言，使用另外的電池來達到這種效益並不具意義。

更甚者，吾人可以不用理解各種生物體內的詳細電力產生機制、傳輸與分配方式，即能透過生物體本身之營生能力，間接由其營養攝取、光合作用等，同時取得來自生物體之額外電力。同時，本發明之整流電路也可改以半波整流電路取代，半波整流電路一輸入端與一輸出端，電力供應源導通輸入端，該負電壓源串接於輸出端，同樣可達成相同的發明目的與功效。

最後，必須再次說明，本發明於前揭實施例中所揭露的構成元件僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。

10．．．取電裝置

20．．．電力供應源

30．．．整流電路

31．．．輸入端

33．．．輸出端

35．．．接地端

37．．．二極體

40．．．負電壓源

41．．．二極體

42．．．電池

第1圖係為交流電之波形圖。

第2圖係為全波整流電路之示意圖。

第3圖係為本發明第一較佳實施例之取電裝置示意圖，其中負電壓源導通於全波整流電路之局部接地端。

第4圖係為應用本發明第一較佳實施例之取電裝置整流後的波形圖，其中局部接地端之電位相對低於輸入交流電波形之零水平，且|V_GND|>|V_peak|。

第5圖係為應用本發明第一較佳實施例之取電裝置整流前的交流電波形圖，主要顯示本發明之取電裝置的局部接地端之電位相對低於輸入交流電波形之零水平，且|V_GND|<|V_peak|。

第6圖係為應用本發明第一較佳實施例之取電裝置整流後的波形圖，其中本發明之取電裝置的局部接地端之電位相對低於輸入交流電波形之零水平，且|V_GND|<|V_peak|。

第7圖係為本發明使用生物體做為負電壓源的等效電路。

第8圖係為本發明之實驗對照組電路架構圖。

第9圖係為實驗對照組之實際測量結果。

第10圖係為本發明第二較佳實施例之電路圖，其中負電壓源係使用串聯植物。

第11圖係為本發明第二較佳實施例之實際測量結果圖。

第12圖係為實驗測量結果比對圖。

10．．．取電裝置

20．．．電力供應源

30．．．整流電路

31．．．輸入端

33．．．輸出端

35．．．接地端

37．．．二極體

40．．．負電壓源

Claims (14)

1. 一種利用負電壓源取代局部接地之額外取電方法，包含下列步驟：a.以一整流電路接收一電力供應源所提供的電流或電磁輻射；以及b.利用一負電壓源導通於該整流電路，從而取得額外由該負電壓源所提供的電力。
2. 如請求項1所述利用負電壓源取代局部接地之額外取電方法，其中該整流電路係為全波整流電路，該全波整流電路具有一輸入端與一接地端，該電力供應源導通該輸入端，該負電壓源導通於該接地端。
3. 如請求項1所述利用負電壓源取代局部接地之額外取電方法，其中該整流電路係為半波整流電路，該半波整流電路具有一輸入端與一輸出端，該電力供應源導通該輸入端，該負電壓源串接於該輸出端。
4. 如請求項1所述利用負電壓源取代局部接地之額外取電方法，其中該負電壓源的電壓值低於標準交流電波形之零水平。
5. 如請求項1所述利用負電壓源取代局部接地之額外取電方法，其中該負電壓源係為植物，或是具有葉綠素或細菌之溶液。
6. 如請求項5所述負電壓源取代局部接地之額外取電方法，其中該負電壓源係照射著太陽光，或是處於供應額外二氧化碳的環境。
7. 如請求項1所述利用負電壓源取代局部接地之額外取電方法，其中該電力供應源係為交流電源、太陽能板、電磁感應導體，或是電磁輻射。
8. 一種利用負電壓源取代局部接地之額外取電之取電裝置，包含有：一電力供應源；一整流電路，具有一輸入端與一輸出端，該輸入端係導通該電力供應源，並自該輸出端輸出整流後之直流電；以及一負電壓源，係導通於該整流電路。
9. 如請求項8所述利用負電壓源取代局部接地之額外取電之取電裝置，其中該整流電路係為全波整流電路，該全波整流電路具有該輸入端與一接地端，該電力供應源導通該輸入端，該負電壓源導通於該接地端。
10. 如請求項8所述利用負電壓源取代局部接地之額外取電之取電裝置，其中該整流電路係為半波整流電路，該電力供應源導通該輸入端，該負電壓源串接於該輸出端。
11. 如請求項8所述利用負電壓源取代局部接地之額外取電之取電裝置，其中該負電壓源的電壓值低於標準交流電波形之零水平。
12. 如請求項8所述利用負電壓源取代局部接地之額外取電之取電裝置，其中該負電壓源係為植物，或是具有葉綠素或細菌之溶液。
13. 如請求項12所述利用負電壓源取代局部接地之額外取電之取電裝置，其中該負電壓源係照射著太陽光，或是處於供應額外二氧化碳的環境。
14. 如請求項8所述利用負電壓源取代局部接地之額外取電之取電裝置，其中該電力供應源係為交流電源、太陽能板、電磁感應導體，或是電磁輻射。