專利名稱：直流穩(wěn)定電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直流穩(wěn)定電源裝置，該直流穩(wěn)定電源裝置降低來自輸出功率不穩(wěn)定的太陽能電池的電源的電壓，并向測量設(shè)備等等供應必需的穩(wěn)定電壓。
背景技術(shù)：
近年來，為了對付全球變暖問題，太陽能電池的發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)快速地廣泛發(fā)展。此外，該發(fā)電系統(tǒng)的效率已經(jīng)被增強，而其工作設(shè)備已經(jīng)改進成穩(wěn)定的。因此，在發(fā)電設(shè)備的規(guī)模是大的情形中，與之關(guān)聯(lián)的測量設(shè)備成為必需的，且還要求節(jié)省功率和允許穩(wěn)定工作的性能，以便向測量設(shè)備供應電源。到目前為止，在操作測量設(shè)備的供應側(cè)的電源電壓和測量設(shè)備等所必需電源電壓彼此不同的情形中，電源電壓值已經(jīng)用串聯(lián)型恒定電壓電路或包含有良好功率轉(zhuǎn)換效率的開關(guān)元件的恒定電壓電路降低。例如，在專利文獻1中，公開一種直流穩(wěn)定電源裝置，其中串聯(lián)型恒定電壓電路與包含開關(guān)元件的穩(wěn)定處理電路被相互組合。圖8是專利文獻1中描述的直流穩(wěn)定電源裝置的示意圖。在圖8中，整流器電路10對AC 100V整流，并作為開關(guān)電源電路11的輸入電壓向之供應電流。開關(guān)電源電路11通過比較器133，把三角波產(chǎn)生電路132產(chǎn)生的三角波與電感器135的輸出電壓及三端調(diào)整器12的輸出電壓比較。按此方式，開關(guān)電源電路11建立必需的開關(guān)控制信號，并驅(qū)動開關(guān)元件131。具體地說，開關(guān)電源電路11中一旦被降低的電壓，進一步被三端調(diào)整器12轉(zhuǎn)換成電源負載RL所必需的低電壓，其后向之供應電流。然而，從專利文獻1中看到的這種常用配置中，在光電池發(fā)電的電壓超過500V的情形下，對開關(guān)元件沒有所要求的高的耐壓性能余量，而且，在如此高電壓的時間上，開關(guān)元件的控制電路需要大的功率，導致電路的復雜性和電路元件性能的要求，從而要實現(xiàn)這種配置是困難的。此外，在專利文獻2中公開了在諸如多云天氣的不穩(wěn)定狀態(tài)中，一種使用太陽能電池輸出的電源裝置與電池的組合。然而，在這種配置中，電池的壽命受充電/放電次數(shù)的限制，不能被用在期待長壽命的光電池發(fā)電裝置使用的測量裝置中。再有，在專利文獻3中公開了在從太陽能電池向電源供應的功率短路的情形下， 由與之并聯(lián)的商用電源供應功率。然而，在這種配置中，使用了商用電源，從而，尤其是大規(guī)模光電池發(fā)電設(shè)備中，布設(shè)電源線路的費用巨大，并消耗額外的功率。還有，在專利文獻4中公開了一種電源裝置，它通過開關(guān)元件向低電壓負載供應高電壓的功率。然而，在這種配置中，與專利文獻1類似的問題仍然存在?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1 日本專利申請公布(JP-A)No. 245492/94專利文獻2 日本專利申請公布(JP-A)No. 2000-23369
專利文獻3 日本專利申請公布(JP-A)No. 2006-280177專利文獻4 日本專利申請公布(JP-A)No. 2003-209968

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題在光電池發(fā)電中，在早晨時間電壓從OV上升，并且在白天期間，發(fā)電條件不同，依賴于天氣不僅諸如晴朗的天氣，而且還有多云天氣及下雨天氣，此外還有晴朗和陽光充足的天氣。另外，由于太陽光方向和作為太陽能電池模塊的板的方向之間差異，發(fā)電效率隨白天的時間而不同，因此，發(fā)電的電壓隨太陽輻射量而猛烈地和巨大地變化。當如上所描述， 被輸入串聯(lián)型恒定電壓電路的電壓起伏很大時，輸入電壓與輸出電壓之間的差同樣起伏很大，且功率損耗也起伏很大。因此，對光電池發(fā)電，在制備部件時不得不選擇假定功率損耗的最壞情形條件，并且大的散熱板已經(jīng)不得不被用于控制FET。在如圖9所示太陽能電池的大規(guī)模發(fā)電中，多個太陽能電池模塊41被相互串聯(lián)， 從而形成每個串42。而且，多個串42被相互并聯(lián)，從而形成太陽能電池電源43。太陽能電池電源43被允許通過使功率轉(zhuǎn)化為商用交流電源的逆變器140供應功率。在諸如以上所述的發(fā)電系統(tǒng)中，安裝有測量設(shè)備45，它在發(fā)電環(huán)境中監(jiān)控電壓、電流等等。從外部向測量設(shè)備45供應功率。就其電源來說，如果能夠從太陽能電池向其供應功率，則不需要額外的布線。然而，串42中由多個太陽能電池模塊41產(chǎn)生的電壓，被設(shè)計成300V到1000V，因此， 為了降低電壓到測量設(shè)備45需要的約3V到5V的范圍，存在下面這樣的困難。(i)在串聯(lián)型恒定電壓電路中，功率損耗是大的，所以必須采取克服電路發(fā)熱的措施，而在其中電流值大的情形中，大的散熱裝置是必需的。(ii)必需使用太陽能電池板產(chǎn)生的功率，同時使有關(guān)的功率降至最小。(iii)在黎明和日落時分，太陽能電池產(chǎn)生的電壓是小的和不穩(wěn)定的，所以不能使用。(iv)為了用開關(guān)型穩(wěn)定電源降低300V到1000V的電壓，1000V或更高耐壓性能的部件是必需的，這些部件包含開關(guān)元件和外圍電路。具有如上所述耐壓性能的部件是昂貴的。本發(fā)明是為了解決上述傳統(tǒng)技術(shù)中固有的問題而作出的。本發(fā)明的一個目的，是提供一種簡單廉價的直流穩(wěn)定電源裝置，它能夠降低來自輸出電壓起伏的太陽能電池電源的電壓，并能夠向測量設(shè)備等等供應穩(wěn)定的電壓。用于解決問題的手段為了達到前述目的，本發(fā)明具有如下⑴到(7)的配置。(1)降低從太陽能電池獲得的直流輸入電壓，并向像測量設(shè)備這樣的負載輸出該被降低電壓的直流穩(wěn)定電源裝置，該裝置包含串聯(lián)型并降低該電壓的第一恒定電壓電源電路，該第一恒定電壓電源電路被連接到太陽能電池并包含恒定電流限制器電路；連接到第一恒定電壓電源電路的開關(guān)電路；連接到該開關(guān)電路的開關(guān)型第二恒定電壓電源電路； 以及檢測第一恒定電壓電源電路的輸出電壓的電壓檢測電路，其中，在第一恒定電壓電源電路的輸出電壓被檢測，且該被檢測電壓等于或高于第一確定電壓的情形中，此時該開關(guān)電路被轉(zhuǎn)到閉合狀態(tài)，并且功率被從第二恒定電壓電源電路向負載供應，而在該被檢測電
4壓等于或低于比第一確定電壓更低的第二確定電壓的情形中，此時該開關(guān)電路被轉(zhuǎn)到斷開狀態(tài)，并且從第二恒定電壓電源電路向負載供應的功率被停止。(2)按照(1)的直流穩(wěn)定電源裝置，其中該第一確定電壓等于或低于第一恒定電壓電源電路的輸出電壓被穩(wěn)定在的額定電壓的4/5，而該第二確定電壓等于或高于第二恒定電壓電源電路的輸出電壓被穩(wěn)定在的最小輸入電壓的6/5。(3)降低從太陽能電池獲得的直流輸入電壓，并向像測量設(shè)備這樣的負載輸出該降低的電壓的直流穩(wěn)定電源裝置，該裝置包含串聯(lián)型并降低電壓的第一恒定電壓電源電路，該第一恒定電壓電源電路被連接到太陽能電池并包含恒定電流限制器電路；連接到第一恒定電壓電源電路的開關(guān)電路；連接到該開關(guān)電路的開關(guān)型第二恒定電壓電源電路；以及檢測太陽能電池的發(fā)電電壓的電壓檢測電路，其中該開關(guān)電路被操作，使在太陽能電池的發(fā)電電壓被檢測，且該被檢測電壓等于或高于第一確定電壓的情形中，此時功率被從第二恒定電壓電源電路向負載供應，而在該被檢測電壓等于或低于比第一確定電壓更低的第二確定電壓的情形中，此時從第二恒定電壓電源電路向負載供應的功率被停止。(4)按照(3)的直流穩(wěn)定電源裝置，其中該第一確定電壓的范圍，從作為太陽能電池以其穩(wěn)定地發(fā)電的電壓值的額定電壓的2/3到4/5，而該第二確定電壓等于或低于該額定電壓的1/3。(5)按照⑴到(4)任一款的直流穩(wěn)定電源裝置，其中受第一恒定電壓電源電路限制的最大供應電流值，是受第二恒定電壓電源電路限制的最大供應電流值的1到1. 5倍。(6)按照⑴到(5)任一款的直流穩(wěn)定電源裝置，其中該第一恒定電壓電源電路包含由齊納二極管及N-MOS型FET形成的恒定電流限制器電路。(7)按照⑴到(6)任一款的直流穩(wěn)定電源裝置，其中該第一恒定電壓電源電路包含第一恒定電流限制器電路和第二恒定電流限制器電路，該第二恒定電流限制器電路具有對第一恒定電壓電源電路的輸出電壓執(zhí)行反饋控制的功能，其中施加于第一恒定電壓電源電路的輸入端子和輸出端子之間的高電壓被等分。本發(fā)明的優(yōu)點按照本發(fā)明的直流穩(wěn)定電源裝置，來自發(fā)電電壓猛烈地變化的太陽能電池的輸入電壓，能夠被穩(wěn)定地供應到像測量設(shè)備這樣的負載所必需的電源。而且，該開關(guān)電源被操作，從而在整個電源裝置中的電壓轉(zhuǎn)換效率是高的。


圖1是本發(fā)明的直流穩(wěn)定電源裝置第一實施例的配置簡圖。圖2(a)到2(c)是恒定電流限制器電路的解釋性視圖。圖3是有滯后特性的開關(guān)電路的特性曲線圖。圖4(a)和4(b)是當階躍式電源輸入電壓被施加時的電流/電壓特性曲線圖。圖5是本發(fā)明的直流穩(wěn)定電源裝置第二實施例的配置簡圖。圖6是太陽能電池的發(fā)電特性曲線7是表明太陽輻射量的變化和逆變器輸入電壓的變化的曲線圖。圖8是傳統(tǒng)直流穩(wěn)定電源裝置的示意圖。圖9是太陽能電池電源的配置例子的示意圖。
具體實施例方式下面在描述本發(fā)明的直流穩(wěn)定電源裝置實施例的同時參照附圖。第一實施例圖1是本發(fā)明的直流穩(wěn)定電源裝置第一實施例的配置簡圖。在圖1中，其中由光電池發(fā)電模塊142、143和144相互串聯(lián)的太陽能電池141，響應來自太陽輻射的光強度，輸出直流功率，并通常向逆變器140的輸入供應直流功率，該逆變器140使直流功率轉(zhuǎn)化為商用交流功率，供家庭等等使用。直流穩(wěn)定電源裝置101包含負責恒定電流控制的第一恒定電壓電源電路110，它是串聯(lián)型的并用于降低電壓；開關(guān)電路129，有電壓檢測電路1 并有施密特Gchmidt)觸發(fā)電路127，該施密特觸發(fā)電路127在電壓值為Vl或更高時轉(zhuǎn)到閉合狀態(tài)，而在電壓值為V2或更低時轉(zhuǎn)到斷開狀態(tài)；以及包含開關(guān)元件131的開關(guān)型第二恒定電壓電源電路130。該負責恒定電壓控制的第一恒定電壓電源電路110以N-MOS型FET 113、齊納二極管115和電流限制器電阻器117配置成第一電流限制器電路71，又以N-MOS型FET 114、齊納二極管116和電流限制器電阻器118配置成第二電流限制器電路72。該第一恒定電壓電源電路110借助第一電流限制器電路71和第二電流限制器電路72，防止固定量或更多的電流流過直流穩(wěn)定電源裝置101的輸入端子。而且，當電容器119兩端之間電壓達到齊納二極管121的齊納電壓時，第二電流限制器電路72的供應電流被斷開，該齊納二極管121的齊納電壓，通過光電晶體管120和齊納二極管121確定該恒定電壓電源電路110的輸出電壓。按此方式，所需的恒定電壓被獲得。在此，用圖2(a)到2(c)描述恒定電流控制電路的原理。圖2 (a)畫出用于獲得恒定電流特性的基本電路配置，圖2 (b)是N-MOS型FET的柵極與源極之間電壓Vgs與其漏極電流Id的特性曲線圖，以及圖2(c)是齊納二極管的電流特性曲線圖。作為偏置電阻器111的值的電阻值被選定，它要足夠大，以便向N-MOS型FET 113 的柵極施加偏置和向齊納二極管115施加齊納電壓。由此，圖2 (a)中的電路電流I基本上等于N-MOS型FET 113的漏極電流Id。施加于被連接到N-MOS型FET 113源極端子的電阻器117的電壓，是齊納二極管電壓Vz與柵極和源極之間電壓Vgs之間的差，于是流動的漏極電流Id當電流限制器電阻器117的電阻值是R時變成(Vz-Vgs)/R。具體地說，漏極電流 Id被由電阻值R確定的電流值限制。開關(guān)電路129借助電壓檢測電路126，檢測第一恒定電壓電源電路110的輸出單元中電容器119的電壓。開關(guān)電路1 借助施密特觸發(fā)電路127驅(qū)動開關(guān)125。當被檢測電壓達到電壓值Vl時，在該電壓值Vl上，啟動開關(guān)型第二恒定電壓電源電路130所必需的電流能夠被供應，此時該施密特觸發(fā)電路127移動開關(guān)125到開關(guān)閉合操作并保持閉合狀態(tài)； 又在第二恒定電壓電源電路130的輸入電壓的電壓值V2或更低時，第二恒定電壓電源電路 130的輸出電壓從該輸入電壓值開始下降，此時該施密特觸發(fā)電路127移動開關(guān)125到開關(guān)斷開操作。最好是，電壓值Vl等于或低于第一恒定電壓電源電路110的輸出電壓被穩(wěn)定在的額定電壓的4/5，而電壓值V2等于或高于第二恒定電壓電源電路130的輸出電壓被穩(wěn)定在的最小輸入電壓的6/5。按此方式，能夠期望直流穩(wěn)定電源裝置101以高可靠性穩(wěn)定地工作。
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圖3是有滯后特性的開關(guān)電路的特性曲線圖，表明開關(guān)電路1 的輸入電壓和被連接到恒定電壓電源電路輸入端子152的點B的輸出電壓之間的關(guān)系。在該輸入電壓達到 Vl的時間點，該輸入電壓被發(fā)送到這樣的輸出端，借此特性被獲得，其中，通過有滯后特性的施密特觸發(fā)電路127的作用，通電被保持在V2或更高的輸入電壓上。開關(guān)型恒定電壓電源電路130是降壓電源電路，它用比較器133比較三角波產(chǎn)生電路132的輸出電壓與電源在電阻器136及電阻器137之間分壓獲得的參考電壓RefV，并允許驅(qū)動開關(guān)元件131必需的工作循環(huán)的0N/0FF操作。而且，二極管134當開關(guān)元件131 的工作為斷開時供應電流，而電感器135當開關(guān)元件131的工作為接通時儲存能量，在開關(guān)的ON和OFF兩種周期期間持續(xù)地向該輸出供應電流。此外，電容器138消除這種開關(guān)工作引起的波紋電壓。圖4(a)是在恒定電壓電源電路110的電流限制值被增加以便設(shè)定開關(guān)125為持續(xù)閉合狀態(tài)，且額定電壓在時間to以階躍方式向該電源裝置供應的情形下，恒定電壓電源電路130的輸入電流Iin與輸出電流Io的時間過渡圖形。一般說來，在開關(guān)電源使輸入電壓下降以便輸出低電壓的情形下，輸入功率與輸出功率的比值接近于1，因為開關(guān)電源具有良好的功率效率。因此，輸出電流與輸出電壓成反比地增加，且與輸出電流相比，輸入電流被減少輸入電壓的增加的量。然而，當開關(guān)電路的工作被啟動時，看到的現(xiàn)象是，輸入電流與輸出電流要求基本上相同的幅值。具體說，在沒有提供開關(guān)電路1 的情形下，用于大大降低來自高電壓的電壓的恒定電壓電源電路110，要求與輸出電流相同幅值的輸入電流，導致有大功率的電源。例如， 如果電源裝置101的輸出電容是0. 25W，它允許電壓是5V和電流是50mA的輸出供應，于是， 當光電池發(fā)電的電壓是1000V時，為了功能上驅(qū)動該電路，與輸出電流的值相同的50mA的輸入電流成為必需的。具體說，作為輸入功率，50W成為必需的，這一點也暗示，該必需的輸入功率有0. 25W的輸出功率容量的200倍那么大。與此同時，圖4(b)是在恒定電壓電源電路的電流限制值被設(shè)定在略大于穩(wěn)態(tài)時所必需的輸入電流值Iin的電流限制值Il上，且額定電壓在時間t0以階躍方式向該電源裝置供應的情形下，恒定電壓電源電路130的輸入電流Iin與輸出電流Io的時間過渡圖形。此外，參考符號Λ標記被連接到恒定電壓電源電路130輸入端152的點B的輸入電流值，而輸入電流Λ的時間過渡被畫出在圖4(b)中。在圖4(b)的下部，被連接到第一恒定電壓電源電路110輸出端153的點C的電源電壓在相同時間點的過渡也被畫出。在圖4(b)的圖形中，畫出從時間t0到時間tl的周期期間向電容器119充電。在時間tl，當輸入電壓達到使開關(guān)電路1 轉(zhuǎn)到閉合狀態(tài)的電壓Vl時，驅(qū)動開關(guān)型恒定電壓電源電路130所必需的電流被再注滿并從電容器119供應。電容器119必需的電容器電容值由被電流傳送的總電荷量確定，該總電荷量在從時間tl到時間t2的周期期間從電容器119被放電，該周期在圖4(b)的圖形中被畫出，該電流取輸出電流值Io作為峰值，且該電流大大超過被限制的輸入電流值Iin。該電容器電容值是用10到100微法的電容可實現(xiàn)的值。如果輸入電壓沒有降低到電壓V2或更低，即使施密特觸發(fā)電路中輸入電壓被降低，開關(guān)電路1 仍然保持其閉合狀態(tài)，并移動到輸入電流Iin的穩(wěn)定狀態(tài)。例如，如果電源裝置101的輸出容量是由5V電壓和50mA電流獲得的0. 25W，那么
7根據(jù)恒定電壓電源電路130的輸入電壓是50V，且其效率是80 %的假設(shè)，開關(guān)型恒定電壓電源電路130所要求的輸入電流約為6mA。因此，恒定電壓電源電路110此時的電流極限能夠被設(shè)定在7mA。當光電池發(fā)電的電壓是1000V時，直流穩(wěn)定電源裝置101的輸入功率成為 7W。按照該實施例的配置，直流穩(wěn)定電源裝置101的輸入電流被設(shè)定在由恒定電壓電源電路110限制的小值上。按此方式，即使在發(fā)電的開始時間，當太陽能電池141產(chǎn)生的發(fā)電電壓猛烈地變化時，必需的電流能夠確實地向恒定電壓電源130供應。而且，開關(guān)電源被操作，從而，整個直流穩(wěn)定電源裝置101中的電壓轉(zhuǎn)換效率是良好的，且當太陽能電池工作時，必需的功率能夠被穩(wěn)定地向測量設(shè)備供應。此外，要求該電源裝置是安全的，例如即使當電容器119短路，并在恒定電壓電源電路中，輸入電流被限制在必須的最小值的失效時間。因此，電路元件和裝置，諸如在大功率電源中必需的散熱板，能夠被消除。第二實施例圖5是本發(fā)明的直流穩(wěn)定電源裝置第二實施例的配置簡圖。在圖5中，相同的參考數(shù)字被用于與圖1和圖8中相同的那些組件，所以其說明被省略。第二實施例與第一實施例的不同部分是，開關(guān)電路160使用直流穩(wěn)定電源裝置 102的輸入電壓，該電壓作為電壓檢測電路161的檢測輸入電壓，是太陽能電池141的輸出電壓，并當該檢測電壓為電壓值V3或更高時，該開關(guān)電路160被允許具有借助施密特觸發(fā)電路162的作用而把開關(guān)元件163轉(zhuǎn)到閉合狀態(tài)的功能，又當該檢測電壓變成電壓值V4或更低時，借助施密特觸發(fā)電路162的作用，把開關(guān)元件163轉(zhuǎn)到斷開狀態(tài)。其他的描述與在第一實施例中參照圖1的那些描述類似，因而其描述被省略。至于太陽能電池141的輸出電壓，發(fā)電在晚上是被停止的(輸出電壓是0V)，而當破曉時，電壓上升。電壓的上升曲線受天氣狀況影響，有時在某一周期中起伏直到逆變器 140開始工作，且是不穩(wěn)定的。光電池發(fā)電中測量設(shè)備的工作，在太陽能電池141不產(chǎn)生功率的周期期間是不需要的，而其間，在逆變器正在工作的狀態(tài)中是必需的。因此，當太陽能電池141的電壓上升時，必需按逆變器開始工作前的電壓從電源裝置102供應功率。一般說來，太陽能電池的發(fā)電電壓由串聯(lián)的光電池發(fā)電模塊的數(shù)量和向光電池發(fā)電模塊的太陽輻射量確定，并有圖6所示的特性。晚上，發(fā)電電流和發(fā)電電壓都是零，并隨太陽輻射量的增加，特性曲線向右向上運動，如特性1、特性2和特性3—樣。逆變器在從太陽能電池提取最大功率的作為工作點的電壓上起作用，而該電壓被稱為額定電壓Vo。太陽能電池在被斷開同時逆變器不工作的狀態(tài)中的最大電壓，大約是該額定電壓的1.2到1.3 倍。在由有上述特性的太陽能電池141供應功率的直流穩(wěn)定電源裝置102中，如果電壓值V3被設(shè)定在額定電壓Vo的2/3的電壓上，那么當有關(guān)電壓被用作光電池發(fā)電的測量設(shè)備的電源時，不會出現(xiàn)麻煩，因為逆變器工作范圍通常在士20%內(nèi)被使用。而且，對于黎明時的電壓起伏，一度上升的電壓不會在實際測量中下降到它的1/2。因此，如果開關(guān)元件 163被轉(zhuǎn)到斷開狀態(tài)的電壓值V4被設(shè)定在額定電壓Vo的1/3的電壓上，那么在黎明時一旦電源裝置102開始工作，則直流穩(wěn)定電源裝置102不會中途停止，直到發(fā)電在傍晚被結(jié)束為止。
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圖7畫出在光電池發(fā)電從黎明時開始，且太陽輻射量在日落時很大變化的情形下，從太陽能電池向電源裝置供應的電壓和向逆變器供應的電流隨時間變化的例子。按照該實施例的配置，直流穩(wěn)定電源裝置102的輸入電流能夠被設(shè)定在受恒定電壓電源電路110限制的小的電流值上。按此方式，即使在發(fā)電的開始時間，當太陽能電池 141產(chǎn)生的發(fā)電電壓猛烈地變化時，在逆變器140工作的周期期間以及開關(guān)電路160起作用的有關(guān)周期之前及之后的周期期間，必需的電流能夠被確實地向恒定電壓電源電路130供應。而且，開關(guān)電源被操作，從而，整個電源裝置101中的電壓轉(zhuǎn)換效率是良好的，且當太陽能電池工作時，必需的功率能夠被穩(wěn)定地向測量設(shè)備供應。來自太陽能電池141的高電壓被施加給第一恒定電壓電源電路110。因此，對 N-MOS型FET 113及114中每一個的漏極和源極之間耐壓特性有高的性能要求。然而，由有大電流容量的N-MOS型FET滿足抵御高電壓的耐壓特性是困難的，一般會導致成本增加。 在串聯(lián)型降壓恒定電壓電路中電流容量是小的情形下，廉價的N-MOS型FET能夠被使用。此外，在第一電流限制器電路71和第二電流限制器電路72按列被相互連接的情形中，對要加到每一 N-MOS型FET的漏極和源極之間的電壓，要加到電源裝置的高輸入電壓，被偏置電阻器111和112分壓，而在偏置電阻器111和偏置電阻器112的電阻值彼此相等的情形下，其耐壓性能被降低到1/2。注意，在上述實施例中，負責恒定電流控制的恒定電壓電源電路110被這樣配置， 使借助N-MOS型FET 113的第一電流限制器電路71和借助N-MOS型FET 114的第二電流限制器電路72能夠相互串聯(lián)；然而，在太陽能電池141的發(fā)電電壓不是高電壓，且每一 N-MOS Si7ET的漏極和源極之間的耐壓特性中有充足余量的情形中，電流限制器電路可以是一個。此外，受第一恒定電流限制器電路71限制的電流值Iml可以預先被設(shè)定得比受第二恒定電流限制器電路72限制的電流值Im2更小。按此方式，即使在輸出側(cè)的負載有大的變化的情形下，兩個N-MOS型FET中的每一個的漏極和源極之間的耐壓平衡能夠被保持。如果受第二恒定電流限制器電路72限制的電流值Lii2比受第一恒定電流限制器電路71限制的電流值Iml更小，那么在該電流值被限制于Im2的條件下，第一恒定電流限制器電路71 的漏極和源極之間的導電性轉(zhuǎn)到ON狀態(tài)，恐怕出現(xiàn)將要施加于第二恒定電流限制器電路 72的電壓可以增加到超過耐壓性能的允許值。工業(yè)可應用性本發(fā)明的直流穩(wěn)定電源裝置，能夠從猛烈變化的太陽能電池的發(fā)電電壓，向太陽能電池電源的測量設(shè)備穩(wěn)定地供應必需的功率。因此，本發(fā)明的直流穩(wěn)定電源裝置，作為降低來自其中輸出功率不穩(wěn)定的太陽能電池等等的功率供應，并供應必需的穩(wěn)定電壓，是極其有用的。參考數(shù)字解釋11 開關(guān)電源電路12 三端調(diào)整器43:太陽能電池電源45 測量設(shè)備71 恒定電流限制器電路
72 恒定電流限制器電路
101直流穩(wěn)定電源裝置
102直流穩(wěn)定電源裝置
110恒定電壓電源電路
111偏置電阻器
112偏置電阻器
113N-MOS 型 FET
114N-MOS 型 FET
115齊納二極管
116齊納二極管
117電流限制器電阻器
118電流限制器電阻器
119電容器
120光電晶體管
121齊納二極管
125開關(guān)
126電壓檢測電路
127施密特觸發(fā)電路
129開關(guān)電路
130恒定電壓電源電路
131開關(guān)元件
132三角波產(chǎn)生電路
133比較器
134二極管
135電感器
136電阻器
137電阻器
138電容器
140逆變器
141太陽能電池
142光電池發(fā)電模塊
143光電池發(fā)電模塊
144光電池發(fā)電模塊
152輸出端
153輸出端
160開關(guān)電路
161電壓檢測電路
162施密特觸發(fā)電路
163開關(guān)元件
權(quán)利要求
1.一種直流穩(wěn)定電源裝置，它降低從太陽能電池獲得的直流輸入電壓，并向像測量設(shè)備這樣的負載輸出該降低的電壓，該裝置包含串聯(lián)型并降低該電壓的第一恒定電壓電源電路，該第一恒定電壓電源電路被連接到太陽能電池并包含恒定電流限制器電路；連接到第一恒定電壓電源電路的開關(guān)電路；連接到該開關(guān)電路的開關(guān)型第二恒定電壓電源電路； 以及檢測第一恒定電壓電源電路的輸出電壓的電壓檢測電路，其中，在第一恒定電壓電源電路的輸出電壓被檢測，且該被檢測電壓等于或高于第一確定電壓的情形中，此時該開關(guān)電路被轉(zhuǎn)到閉合狀態(tài)，并且功率被從第二恒定電壓電源電路向負載供應，而在該被檢測電壓等于或低于比第一確定電壓更低的第二確定電壓的情形中，此時該開關(guān)電路被轉(zhuǎn)到斷開狀態(tài)，并且從第二恒定電壓電源電路向負載供應的功率被停止。
2.按照權(quán)利要求1的直流穩(wěn)定電源裝置，其中該第一確定電壓等于或低于第一恒定電壓電源電路的輸出電壓被穩(wěn)定在的額定電壓的4/5，而該第二確定電壓等于或高于第二恒定電壓電源電路的輸出電壓被穩(wěn)定在的最小輸入電壓的6/5。
3.一種直流穩(wěn)定電源裝置，它降低從太陽能電池獲得的直流輸入電壓，并向像測量設(shè)備這樣的負載輸出該降低的電壓，該裝置包含串聯(lián)型并降低電壓的第一恒定電壓電源電路，該第一恒定電壓電源電路被連接到太陽能電池并包含恒定電流限制器電路；連接到第一恒定電壓電源電路的開關(guān)電路；連接到該開關(guān)電路的開關(guān)型第二恒定電壓電源電路；以及檢測太陽能電池的發(fā)電電壓的電壓檢測電路，其中該開關(guān)電路被操作，使在太陽能電池的發(fā)電電壓被檢測，且該被檢測電壓等于或高于第一確定電壓的情形中，此時功率被從第二恒定電壓電源電路向負載供應，而在該被檢測電壓等于或低于比第一確定電壓更低的第二確定電壓的情形中，此時從第二恒定電壓電源電路向負載供應的功率被停止。
4.按照權(quán)利要求3的直流穩(wěn)定電源裝置，其中該第一確定電壓的范圍，從作為太陽能電池以其穩(wěn)定地發(fā)電的電壓值的額定電壓的2/3到4/5，而該第二確定電壓等于或低于該額定電壓的1/3。
5.按照權(quán)利要求1到4任一項的直流穩(wěn)定電源裝置，其中由第一恒定電壓電源電路限制的最大供應電流值，是由第二恒定電壓電源電路限制的最大供應電流值的1到1.5倍。
6.按照權(quán)利要求1到5任一項的直流穩(wěn)定電源裝置，其中該第一恒定電壓電源電路包含由齊納二極管及N-MOS型FET形成的恒定電流限制器電路。
7.按照權(quán)利要求1到6任一項的直流穩(wěn)定電源裝置，其中該第一恒定電壓電源電路包含第一恒定電流限制器電路和第二恒定電流限制器電路，該第二恒定電流限制器電路具有對第一恒定電壓電源電路的輸出電壓執(zhí)行反饋控制的功能，其中，施加于第一恒定電壓電源電路的輸入端子和輸出端子之間的高電壓被等分。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種廉價的電源裝置，它從其中電壓高且猛烈變化的太陽能電池的電源，向低電壓的測量設(shè)備供應必要的穩(wěn)定電壓。本發(fā)明提供的直流穩(wěn)定電源裝置，降低從太陽能電池獲得的直流輸入電壓，并向像測量設(shè)備這樣的負載輸出該被降低電壓，該裝置包含串聯(lián)型并降低該電壓的第一恒定電壓電源電路，該第一恒定電壓電源電路被連接到太陽能電池并包含恒定電流限制器電路；連接到第一恒定電壓電源電路的開關(guān)電路；連接到該開關(guān)電路的開關(guān)型第二恒定電壓電源電路；以及檢測第一恒定電壓電源電路的輸出電壓的電壓檢測電路，其中，在第一恒定電壓電源電路的輸出電壓被檢測，且該被檢測電壓等于或高于第一確定電壓的情形中，此時該開關(guān)電路被轉(zhuǎn)到閉合狀態(tài)，并且功率被從第二恒定電壓電源電路向負載供應，而在該被檢測電壓等于或低于比第一確定電壓更低的第二確定電壓的情形中，此時該開關(guān)電路被轉(zhuǎn)到斷開狀態(tài)，并且從第二恒定電壓電源電路向負載供應的功率被停止。
文檔編號G05F1/67GK102369496SQ20108000320
公開日2012年3月7日 申請日期2010年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月14日
發(fā)明者宮田幸隆, 小西康文, 靜谷治 申請人:歐南芭株式會社