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KR20100037098A - Power converter and power combiner for power-limited power sources - Google Patents

Power converter and power combiner for power-limited power sources Download PDF

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Publication number
KR20100037098A
KR20100037098A KR1020107000716A KR20107000716A KR20100037098A KR 20100037098 A KR20100037098 A KR 20100037098A KR 1020107000716 A KR1020107000716 A KR 1020107000716A KR 20107000716 A KR20107000716 A KR 20107000716A KR 20100037098 A KR20100037098 A KR 20100037098A
Authority
KR
South Korea
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terminal
power
output
capacitor
power converter
Prior art date
Application number
KR1020107000716A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
푸아드 키아밀레브
니콜라스 앤드류 웨이트
Original Assignee
유니버시티 오브 델라웨어
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 유니버시티 오브 델라웨어 filed Critical 유니버시티 오브 델라웨어
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
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    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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Abstract

This invention relates to a hysteretic input-regulating high-output impedance power converter for converting the energy output of power-limited power sources such as solar cells to provide output current at voltages useful to operate electronics or charge batteries. This invention also relates to a power combiner that combines the output of multiple power sources into a single output. The power combiner is comprised of multiple circuits, one for each power source. These circuits are either complete input-regulating high-output impedance power converter circuits or, when connected to shared elements, form complete input-regulating high-output impedance power converter circuits. The power combiner can be used to combine the power from power sources that are alike or different.

Description

전력 제한된 전원들을 위한 전력 변환기 및 전력 결합기{POWER CONVERTER AND POWER COMBINER FOR POWER-LIMITED POWER SOURCES}POWER CONVERTER AND POWER COMBINER FOR POWER-LIMITED POWER SOURCES

본 발명은 정부에 의해 지급되는 Agreement W911NF-05-9-0005 하에서의 정부 지원에 의해 행해졌다. 정부는 본 발명에서 소정의 권리들을 갖는다.The present invention has been made with government support under Agreement W911NF-05-9-0005 issued by the government. The government has certain rights in the present invention.

이 발명은 전원 전력 변환기 및 복수의 전원들의 출력 전력을 하나의 출력으로 결합하는 전력 결합기에 관한 것이다.The present invention relates to a power combiner and a power combiner that combines the output power of a plurality of power supplies into one output.

광전지, 및 특히 태양 전지와 같은 소형 전원들은 휴대용 디바이스들에 전력을 공급하거나 배터리 팩을 충전하기 위해 이용되고 있다. 잘 알려진 부스트 쵸퍼(boost chopper) 전력 변환기 회로는 휴대용 응용들에서 그러한 전원들과 함께 이용되었다. 이러한 유형의 전력 변환기는 낮은 전압에서 입력 전류를 취하고(예를 들면, 하나의 실리콘 태양 전지는 약 0.5 볼트의 출력을 갖는다), 핸드헬드 전자 장치들을 동작시키거나 배터리 팩을 충전하기 위해 이용될 수 있는 보다 높은 전압에서 출력 전류를 생성한다.Photovoltaic cells, and in particular small power sources such as solar cells, are being used to power portable devices or charge battery packs. The well known boost chopper power converter circuit has been used with such power supplies in portable applications. This type of power converter can be used to take input current at low voltages (eg, one silicon solar cell has an output of about 0.5 volts), and to operate handheld electronic devices or to charge a battery pack. Produces an output current at a higher voltage.

복수의 전원들의 전력을 이용하는 것이 요구되는 경우 개별 전원들의 출력들은 결합되어야 한다. 전통적으로, 같은 유형의 실리콘 태양 전지들과 같은 전원들은 특정 응용을 위해 요구되는 전압 및 전류 출력들을 제공하기 위해 어떤 직렬-병렬 조합으로 접속되었다. 예를 들면, 하나의 유형의 태양 전지 배터리 충전기는 배터리 전압에 가까워지도록 태양 전지들을 직렬로 접속한다. 그 후 출력은 다이오드를 통하여 배터리에 공급된다. 그러나, 이러한 아키텍처는 비효율적이고 재충전가능한 배터리들이 빨리 닳아 없어지게 한다. 다른 접근 방법은 태양 전지 전원 동등물(solar cell powered equivalent)로 사용자들이 플러그를 끼울 수 있는 AC 콘센트를 시뮬레이트하다. 이러한 아키텍처는 대부분의 소비자 전자 장치들에 통합된 배터리 충전기들이 제한된 전원들에 의해 효율적으로 동작하도록 설계되어 있지 않기 때문에 본질적으로 비효율적이다.If it is desired to use the power of multiple power supplies, the outputs of the individual power supplies must be combined. Traditionally, power supplies, such as silicon solar cells of the same type, have been connected in some series-parallel combination to provide the voltage and current outputs required for a particular application. For example, one type of solar cell battery charger connects the solar cells in series to approach the battery voltage. The output is then supplied to the battery via a diode. However, this architecture causes inefficient and rechargeable batteries to wear out quickly. Another approach is a solar cell powered equivalent that simulates an AC outlet that users can plug in. This architecture is inherently inefficient because battery chargers integrated in most consumer electronic devices are not designed to operate efficiently with limited power sources.

최근의 태양 전지 아키텍처들은 태양 스펙트럼의 상이한 부분들을 효율적으로 흡수하는 복수의 전지들을 이용하고 그에 의해 하나의 유형의 전지를 이용하는 전통적인 태양 전지들보다 더 높은 전체 변환 효율을 달성한다. 상이한 전지들의 전압들은 최대 효율을 달성하기 위해 특정한 온도 보상된 값들에서 조절(regulate)된다. 그 전지들 및 그들의 특성들은 동일하지 않기 때문에, 전지들을 어떤 직렬-병렬 조합으로 접속함으로써 그들의 출력을 결합하는 전통적인 접근 방법은 잘 되지 않을 것이고 상이한 유형의 전력 결합기가 요구된다.Recent solar cell architectures utilize multiple cells that efficiently absorb different portions of the solar spectrum, thereby achieving higher overall conversion efficiency than traditional solar cells using one type of cell. The voltages of the different cells are regulated at specific temperature compensated values to achieve maximum efficiency. Since the cells and their characteristics are not identical, the traditional approach of combining their outputs by connecting the cells in some series-parallel combination will not work well and different types of power combiners are required.

따라서 효율적인 전력 변환기에 대한 및 효율적인 전력 결합기, 특히 상이한 유형의 광전지들의 출력들을 결합할 수 있는 전력 결합기에 대한 계속적인 요구가 있다. 휴대용 전자 디바이스들을 동작시키고 그러한 디바이스들을 위한 배터리들을 충전하기 위한 그러한 전력 변환기들 및 전력 결합기들이 특히 요구되고 있다.There is therefore a continuing need for efficient power converters and efficient power combiners, especially power combiners that can combine the outputs of different types of photovoltaic cells. There is a particular need for such power converters and power combiners for operating portable electronic devices and for charging batteries for such devices.

[발명의 개요][Overview of invention]

이 발명은 전원에 의해 제공되는 전력을 변환하기 위한 이력 입력-조절 부스트 전력 변환기(hysteretic input-regulating boost power converter)를 제공하고, 이 전력 변환기는 이력 전압 비교기(hysteretic voltage comparator)를 포함하며, 이 전력 변환기는 입력 전압보다 더 크고 입력 전압에 의존하지 않는 출력 전압에서 출력 전류를 제공한다.The present invention provides a hysteretic input-regulating boost power converter for converting power provided by a power source, the power converter comprising a hysteretic voltage comparator, The power converter provides the output current at an output voltage that is greater than the input voltage and does not depend on the input voltage.

하나의 실시예에서 상기 전력 변환기는,In one embodiment, the power converter,

(ⅰ) 입력 전압을 제공하는 전원에 접속하기 위한 제1 및 제2 입력 단자들;(Iii) first and second input terminals for connecting to a power supply providing an input voltage;

(ⅱ) 상기 제1 입력 단자에 접속된 제1 단자 및 상기 제2 입력 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 커패시터;(Ii) a capacitor having a first terminal connected to the first input terminal and a second terminal connected to the second input terminal;

(ⅲ) 적어도 3개의 단자들을 갖는 이력 전압 비교기 ― 상기 단자들 중 제1 단자는 상기 커패시터의 제1 단자에 접속된 입력 단자이고, 제2 단자는 기준 전압을 입력하기 위한 입력 단자이고, 제3 단자는 출력 단자임 ―;(Iii) a hysteresis voltage comparator having at least three terminals, the first of which terminals being an input terminal connected to the first terminal of the capacitor, the second terminal being an input terminal for inputting a reference voltage, and a third The terminal is an output terminal;

(ⅳ) 상기 이력 전압 비교기의 제3 단자에 접속되어 상기 이력 전압 비교기로부터 출력 신호를 수신하기 위한 제1 단자, 상기 커패시터의 제2 단자에 접속된 제2 단자 및 제3 단자를 갖는 스위치 ― 상기 이력 전압 비교기로부터의 출력 신호는 상기 커패시터 상의 전압이 상기 이력 전압 비교기의 고임계 전압(high threshold voltage)을 초과할 경우 상기 스위치가 닫히고 상기 커패시터 상의 전압이 상기 이력 전압 비교기의 저임계 전압(low threshold voltage)까지 감소하는 경우 상기 스위치가 열리도록 상기 스위치를 열고 닫는 역할을 함 ―;(Iii) a switch having a first terminal connected to a third terminal of the hysteresis voltage comparator for receiving an output signal from the hysteresis voltage comparator, a second terminal and a third terminal connected to the second terminal of the capacitor; The output signal from the hysteresis voltage comparator is closed when the voltage on the capacitor exceeds the high threshold voltage of the hysteresis voltage comparator and the voltage on the capacitor is the low threshold of the hysteresis voltage comparator. opening and closing the switch to open the switch when the voltage decreases;

(ⅴ) 상기 커패시터의 제1 단자에 접속된 제1 단자 및 상기 스위치의 제3 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 인덕터;(Iii) an inductor having a first terminal connected to the first terminal of the capacitor and a second terminal connected to the third terminal of the switch;

(ⅵ) 상기 인덕터의 제2 단자에 접속된 제1 단자 및 제2 단자를 갖는 출력 정류기; 및(Iii) an output rectifier having a first terminal and a second terminal connected to a second terminal of the inductor; And

(ⅶ) 제1 및 제2 출력 단자들 ― 상기 제1 출력 단자는 상기 출력 정류기의 제2 단자에 접속되고 상기 제2 출력 단자는 상기 스위치의 제2 단자에 접속됨 ―(Iii) first and second output terminals, wherein the first output terminal is connected to a second terminal of the output rectifier and the second output terminal is connected to a second terminal of the switch;

을 포함하는 회로를 갖는다.It has a circuit comprising a.

다른 실시예에서 상기 전력 변환기는,In another embodiment, the power converter,

(ⅰ) 입력 전압을 제공하는 전원에 접속하기 위한 제1 및 제2 입력 단자들;(Iii) first and second input terminals for connecting to a power supply providing an input voltage;

(ⅱ) 상기 제1 입력 단자에 접속된 제1 단자 및 상기 제2 입력 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 커패시터;(Ii) a capacitor having a first terminal connected to the first input terminal and a second terminal connected to the second input terminal;

(ⅲ) 적어도 3개의 단자들을 갖는 이력 전압 비교기 ― 상기 단자들 중 제1 단자는 상기 커패시터의 제1 단자에 접속된 입력 단자이고, 제2 단자는 기준 전압을 입력하기 위한 입력 단자이고, 제3 단자는 출력 단자임 ―;(Iii) a hysteresis voltage comparator having at least three terminals, the first of which terminals being an input terminal connected to the first terminal of the capacitor, the second terminal being an input terminal for inputting a reference voltage, and a third The terminal is an output terminal;

(ⅳ) 상기 이력 전압 비교기의 제3 단자에 접속되어 상기 이력 전압 비교기로부터 출력 신호를 수신하기 위한 제1 단자, 상기 커패시터의 제2 단자에 접속된 제2 단자 및 제3 단자를 갖는 스위치 ― 상기 이력 전압 비교기로부터의 출력 신호는 상기 커패시터 상의 전압이 상기 이력 전압 비교기의 고임계 전압을 초과할 경우 상기 스위치가 닫히고 상기 커패시터 상의 전압이 상기 이력 전압 비교기의 저임계 전압까지 감소하는 경우 상기 스위치가 열리도록 상기 스위치를 열고 닫는 역할을 함 ―;(Iii) a switch having a first terminal connected to a third terminal of the hysteresis voltage comparator for receiving an output signal from the hysteresis voltage comparator, a second terminal and a third terminal connected to the second terminal of the capacitor; The output signal from the hysteresis voltage comparator is closed when the voltage on the capacitor exceeds the high threshold voltage of the hysteresis voltage comparator and the switch is opened when the voltage on the capacitor decreases to the low threshold voltage of the hysteresis voltage comparator. To open and close the switch;

(ⅴ) 상기 커패시터의 제1 단자에 접속된 제1 단자 및 상기 스위치의 제3 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 1차 권선(primary winding) 및 제1 단자 및 제2 단자를 갖는 2차 권선(secondary winding)을 갖는 변압기;(Iii) a primary winding having a first terminal connected to the first terminal of the capacitor and a second terminal connected to the third terminal of the switch and a secondary winding having the first terminal and the second terminal a transformer having a secondary winding;

(ⅵ) 상기 변압기 2차 권선의 제1 단자에 접속된 제1 단자 및 제2 단자를 갖는 출력 정류기; 및(Iii) an output rectifier having a first terminal and a second terminal connected to the first terminal of the transformer secondary winding; And

(ⅶ) 제1 및 제2 출력 단자들 ― 상기 제1 출력 단자는 상기 출력 정류기의 제2 단자에 접속되고 상기 제2 출력 단자는 상기 변압기 2차 권선의 제2 단자에 접속됨 ―(Iii) first and second output terminals, wherein the first output terminal is connected to a second terminal of the output rectifier and the second output terminal is connected to a second terminal of the transformer secondary winding;

을 포함하는 회로를 갖는다.It has a circuit comprising a.

이 발명은 또한 복수의 전원들의 출력 전력을 하나의 출력으로 결합하는 전력 결합기를 제공한다. 이 전력 결합기는 회로들의 병렬 배열을 포함하고, 상기 회로들 중 상이한 회로가 상기 복수의 전원들 각각에 할당된다. 이들 회로들 각각은 완전한 입력-조절 고출력 임피던스 전력 변환기 회로이거나 또는 이들 회로들이 공유하는 하나 이상의 엘리먼트에 접속될 때 완전한 입력-조절 고출력 임피던스 전력 변환기 회로를 형성한다. 엘리먼트들이 공유될 때, 임의의 주어진 시간에 그 공유 엘리먼트들에 단지 하나의 회로가 접속된다. 이들 회로들의 출력 전력은 하나의 출력에 공급된다.The invention also provides a power combiner that combines the output power of a plurality of power supplies into one output. This power combiner includes a parallel arrangement of circuits, different circuits of which are assigned to each of the plurality of power sources. Each of these circuits is a fully input-regulated high output impedance power converter circuit or forms a complete input-regulated high output impedance power converter circuit when connected to one or more elements shared by these circuits. When elements are shared, only one circuit is connected to those shared elements at any given time. The output power of these circuits is supplied to one output.

다양한 전원들에 할당된 회로들이 완전한 전력 변환기 회로들이고 동일한 하나의 실시예에서, 상기 전력 결합기는 본 발명의 전력 변환기 회로의 하나의 실시예를 이용하고, 상기 전력 결합기는,In the same embodiment where the circuits assigned to the various power sources are complete power converter circuits, the power combiner uses one embodiment of the power converter circuit of the present invention, and the power combiner

(a) 상기 전원들 각각에 할당된 전력 변환기 회로 ― 각 전력 변환기 회로는,(a) a power converter circuit assigned to each of said power sources, each power converter circuit comprising:

(ⅰ) 그 전력 변환기 회로에 대하여 지정된 전원에 접속하기 위한 제1 및 제2 입력 단자들;(Iii) first and second input terminals for connecting to a power source designated for the power converter circuit;

(ⅱ) 상기 제1 입력 단자에 접속된 제1 단자 및 상기 제2 입력 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 커패시터;(Ii) a capacitor having a first terminal connected to the first input terminal and a second terminal connected to the second input terminal;

(ⅲ) 적어도 3개의 단자들을 갖는 이력 전압 비교기 ― 상기 단자들 중 제1 단자는 상기 커패시터의 제1 단자에 접속된 입력 단자이고, 제2 단자는 기준 전압을 입력하기 위한 입력 단자이고, 제3 단자는 출력 단자임 ―;(Iii) a hysteresis voltage comparator having at least three terminals, the first of which terminals being an input terminal connected to the first terminal of the capacitor, the second terminal being an input terminal for inputting a reference voltage, and a third The terminal is an output terminal;

(ⅳ) 상기 이력 전압 비교기의 제3 단자에 접속되어 상기 이력 전압 비교기로부터 출력 신호를 수신하기 위한 제1 단자, 상기 커패시터의 제2 단자에 접속된 제2 단자 및 제3 단자를 갖는 스위치 ― 상기 이력 전압 비교기로부터의 출력 신호는 상기 커패시터 상의 전압이 상기 이력 전압 비교기의 고임계 전압을 초과할 경우 상기 스위치가 닫히고 상기 커패시터 상의 전압이 상기 이력 전압 비교기의 저임계 전압까지 감소하는 경우 상기 스위치가 열리도록 상기 스위치를 열고 닫는 역할을 함 ―;(Iii) a switch having a first terminal connected to a third terminal of the hysteresis voltage comparator for receiving an output signal from the hysteresis voltage comparator, a second terminal and a third terminal connected to the second terminal of the capacitor; The output signal from the hysteresis voltage comparator is closed when the voltage on the capacitor exceeds the high threshold voltage of the hysteresis voltage comparator and the switch is opened when the voltage on the capacitor decreases to the low threshold voltage of the hysteresis voltage comparator. To open and close the switch;

(ⅴ) 상기 커패시터의 제1 단자에 접속된 제1 단자 및 상기 스위치의 제3 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 인덕터; 및(Iii) an inductor having a first terminal connected to the first terminal of the capacitor and a second terminal connected to the third terminal of the switch; And

(ⅵ) 상기 인덕터의 제2 단자에 접속된 제1 단자 및 제2 단자를 갖는 출력 정류기를 포함함 ―; 및(Iii) an output rectifier having a first terminal and a second terminal connected to a second terminal of the inductor; And

(b) 각 전력 변환기 회로의 출력 정류기의 제2 단자에 접속된 제1 단자 및 각 전력 변환기 회로의 스위치의 제2 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 출력(b) an output having a first terminal connected to the second terminal of the output rectifier of each power converter circuit and a second terminal connected to the second terminal of the switch of each power converter circuit.

을 포함한다..

다양한 전원들에 할당된 회로들이 완전한 전력 변환기 회로들이고 동일한 다른 실시예에서, 상기 전력 결합기는 본 발명의 전력 변환기 회로의 다른 실시예를 이용하고, 상기 전력 결합기는,In another embodiment where the circuits assigned to the various power sources are complete power converter circuits and in the same embodiment, the power combiner utilizes another embodiment of the power converter circuit of the present invention, wherein the power combiner

(a) 상기 전원들 각각에 할당된 전력 변환기 회로 ― 각 전력 변환기 회로는,(a) a power converter circuit assigned to each of said power sources, each power converter circuit comprising:

(ⅰ) 그 전력 변환기 회로에 대하여 지정된 전원에 접속하기 위한 제1 및 제2 입력 단자들;(Iii) first and second input terminals for connecting to a power source designated for the power converter circuit;

(ⅱ) 상기 제1 입력 단자에 접속된 제1 단자 및 상기 제2 입력 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 커패시터;(Ii) a capacitor having a first terminal connected to the first input terminal and a second terminal connected to the second input terminal;

(ⅲ) 적어도 3개의 단자들을 갖는 이력 전압 비교기 ― 상기 단자들 중 제1 단자는 상기 커패시터의 제1 단자에 접속된 입력 단자이고, 제2 단자는 기준 전압을 입력하기 위한 입력 단자이고, 제3 단자는 출력 단자임 ―;(Iii) a hysteresis voltage comparator having at least three terminals, the first of which terminals being an input terminal connected to the first terminal of the capacitor, the second terminal being an input terminal for inputting a reference voltage, and a third The terminal is an output terminal;

(ⅳ) 상기 이력 전압 비교기의 제3 단자에 접속되어 상기 이력 전압 비교기로부터 출력 신호를 수신하기 위한 제1 단자, 상기 커패시터의 제2 단자에 접속된 제2 단자 및 제3 단자를 갖는 스위치 ― 상기 이력 전압 비교기로부터의 출력 신호는 상기 커패시터 상의 전압이 상기 이력 전압 비교기의 고임계 전압을 초과할 경우 상기 스위치가 닫히고 상기 커패시터 상의 전압이 상기 이력 전압 비교기의 저임계 전압까지 감소하는 경우 상기 스위치가 열리도록 상기 스위치를 열고 닫는 역할을 함 ―;(Iii) a switch having a first terminal connected to a third terminal of the hysteresis voltage comparator for receiving an output signal from the hysteresis voltage comparator, a second terminal and a third terminal connected to the second terminal of the capacitor; The output signal from the hysteresis voltage comparator is closed when the voltage on the capacitor exceeds the high threshold voltage of the hysteresis voltage comparator and the switch is opened when the voltage on the capacitor decreases to the low threshold voltage of the hysteresis voltage comparator. To open and close the switch;

(ⅴ) 상기 커패시터의 제1 단자에 접속된 제1 단자 및 상기 스위치의 제3 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 1차 권선 및 제1 단자 및 제2 단자를 갖는 2차 권선을 갖는 변압기; 및(Iii) a transformer having a primary winding having a first terminal connected to the first terminal of the capacitor and a second terminal connected to the third terminal of the switch and a secondary winding having the first terminal and the second terminal; And

(ⅵ) 상기 인덕터의 제2 단자에 접속된 제1 단자 및 제2 단자를 갖는 출력 정류기를 포함함 ―; 및(Iii) an output rectifier having a first terminal and a second terminal connected to a second terminal of the inductor; And

(b) 각 전력 변환기 회로의 출력 정류기의 제2 단자에 접속된 제1 단자 및 각 전력 변환기 회로의 변압기 2차 권선의 제2 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 출력(b) an output having a first terminal connected to the second terminal of the output rectifier of each power converter circuit and a second terminal connected to the second terminal of the transformer secondary winding of each power converter circuit.

을 포함한다..

다양한 전원들에 할당된 회로들이 전력 변환기 회로들을 형성하기 위해 하나 이상의 엘리먼트들을 공유하는 실시예에서, 상기 전력 결합기는,In an embodiment in which circuits assigned to various power sources share one or more elements to form power converter circuits, the power combiner is:

(a) 회로들의 병렬 배열 ― 상기 회로들 중 상이한 회로가 상기 복수의 전원들 각각에 할당됨 ―;(a) a parallel arrangement of circuits, wherein a different one of said circuits is assigned to each of said plurality of power sources;

(b) 상기 회로들에 의해 공유되는 하나 이상의 공유 엘리먼트들 ― 상기 하나 이상의 공유 엘리먼트들에 회로가 접속될 때 상기 회로 및 상기 공유 엘리먼트들은 완전한 입력-조절 고출력 임피던스 전력 변환기 회로를 형성함 ―; 및(b) one or more shared elements shared by the circuits, when the circuit and the shared elements form a complete input-regulating high output impedance power converter circuit when the circuit is connected to the one or more shared elements; And

(c) 하나의 출력(c) one output

을 포함한다..

다양한 전원들에 할당된 회로들이 전력 변환기 회로들을 형성하기 위해 하나 이상의 엘리먼트들을 공유하는 하나의 그러한 실시예에서, 상기 전력 결합기는,In one such embodiment in which circuits assigned to various power sources share one or more elements to form power converter circuits, the power combiner is:

(a) 회로들의 병렬 배열 ― 상기 회로들 중 상이한 회로가 상기 복수의 전원들 각각에 할당되고, 각각의 상기 회로는,(a) a parallel arrangement of circuits, wherein a different one of said circuits is assigned to each of said plurality of power sources, each said circuit being:

(ⅰ) 그 회로에 대하여 지정된 전원에 접속하기 위한 제1 입력 단자 및 제2 입력 단자;(Iii) a first input terminal and a second input terminal for connecting to a power supply designated for the circuit;

(ⅱ) 상기 제1 입력 단자에 접속된 제1 단자 및 상기 제2 입력 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 커패시터;(Ii) a capacitor having a first terminal connected to the first input terminal and a second terminal connected to the second input terminal;

(ⅲ) 상기 커패시터의 제1 단자에 접속된 제1 단자 및 제2 단자를 갖는 스위치를 포함함 ―;(Iii) a switch having a first terminal and a second terminal connected to the first terminal of the capacitor;

(b) 각각의 상기 회로의 스위치의 제2 단자에 접속된 제1 단자 및 각각의 상기 회로의 커패시터의 제2 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 인덕터;(b) an inductor having a first terminal connected to a second terminal of a switch of each said circuit and a second terminal connected to a second terminal of a capacitor of each said circuit;

(c) 상기 인덕터의 제2 단자에 접속된 제1 단자 및 제2 단자를 갖는 출력 정류기;(c) an output rectifier having a first terminal and a second terminal connected to the second terminal of the inductor;

(d) 상기 출력 정류기의 제2 단자에 접속된 제1 단자 및 상기 인덕터의 제1 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 출력; 및(d) an output having a first terminal connected to the second terminal of the output rectifier and a second terminal connected to the first terminal of the inductor; And

(e) 주기적으로 모든 상기 스위치들을 통하여 순환하여 모든 상기 스위치들을 열고 닫고 상기 전원들 각각을 프로세싱하는 컨트롤러 ― 임의의 주어진 시간에 단지 하나의 스위치가 닫힘 ―(e) a controller that periodically cycles through all the switches to open and close all the switches and process each of the power sources, with only one switch closed at any given time.

를 포함한다.It includes.

본 전력 변환기 및 전력 결합기는 연료 전지들 및 광전지들, 특히 태양 전지들과 같은 전원들에서, 즉, 전력 제한된 출력들을 갖는 전원들에서 유용하다. 본 전력 결합기는 태양 전지 유닛이 복수의 전지들로 이루어진 경우에 및 특히 그 복수의 전지들이 상이한 유형들인 경우에 유용하다.The present power converter and power combiner are useful in power sources such as fuel cells and photovoltaic cells, in particular solar cells, ie in power sources with power limited outputs. The present power combiner is useful when the solar cell unit consists of a plurality of cells and especially when the plurality of cells are of different types.

도 1은 본 발명의 전력 변환기의 하나의 실시예의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 전력 변환기의 다른 실시예의 개략도이다.
도 3은 예 1에서 사용되는 전력 변환기의 실시예에 대한 회로도이다.
도 4는 전원들 각각에 할당되는 회로들이 완전한 이력 입력-조절 고출력 임피던스 전력 변환기 회로들인 본 발명의 전력 결합기의 실시예의 개략도이다.
도 5는 전원들 각각에 할당되는 회로들이 엘리먼트들을 공유하고 그 공유 엘리먼트들에 접속될 때 완전한 입력-조절 고출력 임피던스 전력 변환기 회로들을 형성하는 본 발명의 전력 결합기의 실시예의 개략도이다.
도 6은 예 2에서 사용되는 전력 변환기의 실시예에 대한 회로도이다.
도 7은 예 3에서 사용되는 본 발명의 전력 변환기의 실시예의 회로도이다. 전원들 각각에 할당되는 회로들은 완전한 이력 입력-조절 고출력 임피던스 전력 변환기 회로이다.
도 8은 예 4에서 사용되는 본 발명의 전력 변환기의 하나의 실시예의 회로도이다. 전원들 각각에 할당되는 회로들은 엘리먼트들을 공유하고 각각이 그 공유 엘리먼트들에 접속될 때 각각은 완전한 입력-조절 고출력 임피던스 전력 변환기 회로를 형성한다.
도 9는 도 8에 도시된 회로의 시뮬레이션에 의해 얻어지는 충전 특성들을 나타낸다.
도 10은 예 5에서 사용되는 본 발명의 전력 변환기의 다른 실시예의 회로도이다. 전원들 각각에 할당되는 회로들은 엘리먼트들을 공유하고 그 공유 엘리먼트들에 접속될 때 완전한 입력-조절 고출력 임피던스 전력 변환기 회로를 형성한다.
1 is a schematic diagram of one embodiment of a power converter of the present invention.
2 is a schematic diagram of another embodiment of a power converter of the present invention.
3 is a circuit diagram of an embodiment of a power converter used in Example 1. FIG.
4 is a schematic diagram of an embodiment of the power combiner of the present invention wherein the circuits assigned to each of the power supplies are complete hysteresis input-regulated high output impedance power converter circuits.
5 is a schematic diagram of an embodiment of the power combiner of the present invention that forms complete input-regulated high output impedance power converter circuits when circuits assigned to each of the power supplies share elements and are connected to the shared elements.
6 is a circuit diagram of an embodiment of a power converter used in Example 2. FIG.
7 is a circuit diagram of an embodiment of a power converter of the present invention used in Example 3. FIG. The circuits assigned to each of the power supplies are fully hysteretic input-regulated high output impedance power converter circuits.
8 is a circuit diagram of one embodiment of a power converter of the present invention used in Example 4. FIG. Circuits assigned to each of the power supplies share elements and each form a complete input-regulated high output impedance power converter circuit when each is connected to the shared elements.
FIG. 9 shows the charging characteristics obtained by the simulation of the circuit shown in FIG. 8.
10 is a circuit diagram of another embodiment of a power converter of the present invention used in Example 5. FIG. Circuits assigned to each of the power supplies share the elements and form a complete input-regulated high output impedance power converter circuit when connected to the shared elements.

본 발명의 전력 변환기는 핸드헬드 전자 장치를 동작시키거나 배터리 팩을 충전하기에 충분한 출력 전압을 제공하기 위해 전력 제한된 전원과 함께 이용될 수 있다. 전력 변환기는 부품 수(parts count) 및 전력 소비를 줄이기 위해 이력현상, 입력측 조절 및 자기 유도 발진(hysteresis, input-side regulation and self-induced oscillation)을 이용하고 이것은 이력 입력-조절 고출력 임피던스 전력 변환기(hysteretic input-regulating high-output impedance power converter)이다.The power converter of the present invention may be used with a power limited power source to provide an output voltage sufficient to operate a handheld electronic device or charge a battery pack. Power converters use hysteresis, input-side regulation and self-induced oscillation to reduce parts count and power consumption. hysteretic input-regulating high-output impedance power converter.

도 1의 개략도에는 전력 변환기 회로의 하나의 실시예가 도시되어 있다. 전력 변환기는 다음의 엘리먼트들을 포함하는 회로(10)를 갖는다. 제1 입력 단자(11) 및 제2 입력 단자(12)는 전원 PS에의 접속을 제공한다. 커패시터(13)는 제1 입력 단자에 접속된 제1 단자 및 제2 입력 단자에 접속된 제2 단자를 갖는다. 이력 전압 비교기(14)는 커패시터의 제1 단자에 접속된 제1 단자, 기준 전압을 입력하기 위한 제2 단자 및 출력 단자인 제3 단자를 갖는다. 스위치(16)는 이력 전압 비교기(14)의 제3 단자에 접속되어 이력 전압 비교기(14)로부터 출력 신호를 수신하기 위한 제1 단자를 갖는다. 상기 출력 신호는 스위치(16)를 열고 닫는 역할을 한다. 스위치(16)는 또한 커패시터의 제2 단자에 접속된 제2 단자 및 제3 단자를 갖는다. 인덕터(17)는 커패시터(13)의 제1 단자에 접속된 제1 단자 및 스위치(16)의 제3 단자에 접속된 제2 단자를 갖는다. 출력 정류기(18)는 인덕터(17)의 제2 단자에 접속된 제1 단자 및 제1 출력 단자(19)에 접속된 제2 단자를 갖는다. 제2 출력 단자(20)는 스위치(16)의 제2 단자에 접속된다. 바람직하게는, 제2 입력 단자, 커패시터의 제2 단자, 스위치의 제2 단자 및 제2 출력 단자는 모두 접지에 접속된다.One embodiment of a power converter circuit is shown in the schematic diagram of FIG. 1. The power converter has a circuit 10 that includes the following elements. The first input terminal 11 and the second input terminal 12 provide a connection to the power source PS. The capacitor 13 has a first terminal connected to the first input terminal and a second terminal connected to the second input terminal. The hysteresis voltage comparator 14 has a first terminal connected to the first terminal of the capacitor, a second terminal for inputting a reference voltage, and a third terminal which is an output terminal. The switch 16 is connected to a third terminal of the hysteresis voltage comparator 14 and has a first terminal for receiving an output signal from the hysteresis voltage comparator 14. The output signal serves to open and close the switch 16. The switch 16 also has a second terminal and a third terminal connected to the second terminal of the capacitor. The inductor 17 has a first terminal connected to the first terminal of the capacitor 13 and a second terminal connected to the third terminal of the switch 16. The output rectifier 18 has a first terminal connected to the second terminal of the inductor 17 and a second terminal connected to the first output terminal 19. The second output terminal 20 is connected to the second terminal of the switch 16. Preferably, the second input terminal, the second terminal of the capacitor, the second terminal of the switch and the second output terminal are all connected to ground.

이 전력 변환기는 다음과 같이 동작한다. 전원 PS는 커패시터(13) 상의 전압이 이력 전압 비교기(14)의 고임계 전압을 초과할 때까지 커패시터(13)를 충전한다. 이것은 이력 전압 비교기(14)로 하여금 스위치(16)를 닫게 한다. 증가하는 전류가 커패시터(13)로부터 인덕터(17) 및 스위치(16)를 통하여 접지로 흘러, 커패시터(13)로부터 에너지를 방전하고 그것을 인덕터(17)의 자기장에 저장한다. 커패시터(13) 상의 전압이 이력 전압 비교기(14)의 저임계 전압까지 떨어지면, 스위치(16)는 열린다. 인덕터(17)에 저장된 에너지는 전원의 역할을 하고 출력 정류기(18)에서의 전압이 출력 단자(19)에서의 레벨을 능가할 때까지 그 전압을 올린다. 전류가 출력 정류기(18)를 통하여 흐르고 출력 단자(19)를 통하여 변환기의 외부로 흐른다. 인덕터(17)에 저장된 에너지가 고갈되면, 정류기는 전도를 중지하고 전력 변환기는 그의 원래의 상태로 복귀된다. 이 순환은 커패시터(13)가 다시 충분한 레벨까지 충전될 때 반복한다. 출력 단자에서의 전압은 입력 단자에서의 전원의 전압보다 더 크다.The power converter operates as follows. The power supply PS charges the capacitor 13 until the voltage on the capacitor 13 exceeds the high threshold voltage of the hysteresis voltage comparator 14. This causes the hysteresis voltage comparator 14 to close the switch 16. Increasing current flows from the capacitor 13 through the inductor 17 and the switch 16 to ground, discharging energy from the capacitor 13 and storing it in the magnetic field of the inductor 17. When the voltage on capacitor 13 drops to the low threshold voltage of hysteresis voltage comparator 14, switch 16 is opened. The energy stored in the inductor 17 acts as a power source and raises the voltage until the voltage at the output rectifier 18 exceeds the level at the output terminal 19. Current flows through the output rectifier 18 and out of the converter via the output terminal 19. When the energy stored in the inductor 17 is exhausted, the rectifier stops conducting and the power converter returns to its original state. This cycle repeats when the capacitor 13 is again charged to a sufficient level. The voltage at the output terminal is greater than the voltage of the power supply at the input terminal.

도 2의 개략도에는 전력 변환기 회로의 다른 실시예가 도시되어 있다. 필적하는 엘리먼트들은 도 1의 개략도에 대하여 사용된 동일한 번호들로 지시되어 있다. 엘리먼트들(11-16)은 모두 도 1에 도시된 것과 동일한 구성으로 되어 있다. 그러나, 이 실시예에서는 플라이백 컨버터(flyback converter)가 사용된다. 변압기(17F)는 커패시터의 제1 단자에 접속된 제1 단자 및 스위치의 제3 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 1차 권선을 갖는다. 2차 권선은 출력 정류기(18)의 제1 단자에 접속된 제1 단자 및 출력 단자(20)에 접속된 제2 단자를 갖는다. 출력 정류기의 제2 단자는 제1 출력 단자(19)에 접속된다. 출력 정류기가 도 2에 표시된 바와 같이 다이오드이면, 그 다이오드는 "플립될"(flipped) 수 있다. 즉, 그 다이오드는 그의 N 측이 단자에 접속될 수 있다.Another embodiment of a power converter circuit is shown in the schematic diagram of FIG. 2. Comparable elements are indicated by the same numbers used for the schematic diagram of FIG. 1. The elements 11-16 are all of the same configuration as shown in FIG. 1. However, in this embodiment a flyback converter is used. Transformer 17F has a primary winding having a first terminal connected to the first terminal of the capacitor and a second terminal connected to the third terminal of the switch. The secondary winding has a first terminal connected to the first terminal of the output rectifier 18 and a second terminal connected to the output terminal 20. The second terminal of the output rectifier is connected to the first output terminal 19. If the output rectifier is a diode as shown in FIG. 2, the diode can be “flipped”. That is, the diode may have its N side connected to the terminal.

회로 엘리먼트들은 다양한 형태들을 취할 수 있다. 커패시터(13)는 하나의 커패시터이거나 또는 병렬 및/또는 직렬 구성들로 배열된 2개 이상의 커패시터일 수 있다. 이력 전압 비교기(14)는 상업상 입수 가능한 외부 참조의 집적 회로 비교기(externally referenced integrated circuit comparator) 또는 자기 참조의 비교기(self-referencing circuit)로 구성될 수 있다. 스위치(16)는 바이폴라 트랜지스터 또는 전계 효과 트랜지스터 및 높은 및 낮은 스위칭 임계 전압들을 설정하기 위한 저항기들로 구성될 수 있다. 인덕터(17)는 하나의 인덕터이거나 또는 동작 범위에서 더 유연성을 제공하기 위한 결합된 인덕터들(coupled inductors)일 수 있다. 출력 정류기(18)는 다이오드의 형태일 수 있고 또는, 만약 펄스 출력들이 소망되지 않는다면, 펄스들은 다이오드와 함께 커패시터를 이용함으로써 쉽게 DC로 필터링될 수 있다. 다르게는, 다이오드의 대신에 동기식 정류기(synchronous rectifier) 구조가 이용될 수 있다. 이들 엘리먼트들에 대한 다른 형태들은 이 기술 분야의 숙련자들에게 명백할 것이다. 전력 변환기는 프로그램된 컨트롤러를 요구하지 않지만, 그러한 컨트롤러의 사용은 배제되지 않는다. 복수의 전력 변환기들, 예를 들면, 전력 결합기 내의 복수의 전력 변환기들을 동작시키기 위해 하나의 컨트롤러 회로가 이용될 수 있다.Circuit elements can take various forms. Capacitor 13 may be one capacitor or two or more capacitors arranged in parallel and / or series configurations. The hysteresis voltage comparator 14 may be configured as a commercially available externally referenced integrated circuit comparator or a self-referencing circuit. The switch 16 may consist of a bipolar transistor or a field effect transistor and resistors for setting the high and low switching threshold voltages. Inductor 17 may be one inductor or coupled inductors to provide more flexibility in the operating range. The output rectifier 18 can be in the form of a diode, or if pulse outputs are not desired, the pulses can be easily filtered to DC by using a capacitor with the diode. Alternatively, a synchronous rectifier structure can be used instead of the diode. Other forms of these elements will be apparent to those skilled in the art. The power converter does not require a programmed controller, but the use of such a controller is not excluded. One controller circuit may be used to operate a plurality of power converters, eg, a plurality of power converters in a power combiner.

본 발명의 이력 입력-조절 부스트 전력 변환기는 많은 이점들을 갖는다. 그것은 넓은 동작 범위, 높은 효율, 단순하고 저비용의 구현을 갖는다. 그것은 회로 내의 가장 큰 컴포넌트들 중 하나인 인덕터를, 인덕터-커패시터(L-C) 시간 상수 및 이력현상 전압에 의해 설정되는 그의 본질적으로 고정된-온-시간 스위칭(fixed-on-time switching)에 의해, 효율적으로 이용한다.The hysteresis input-controlled boost power converter of the present invention has many advantages. It has a wide operating range, high efficiency, simple and low cost implementation. It uses one of the largest components in the circuit, the inductor, by its inherently fixed-on-time switching, which is set by an inductor-capacitor (LC) time constant and hysteresis voltage, Use efficiently

전력 변환기의 전력 소비는 마이크로와트 범위에 있고 이는 전력 변환기를 수 밀리와트의 전력만을 생성하는 태양 전지들과 같은 전원들과 함께 사용하기에 효율적이게 한다. 그것은 또한 태양 또는 다른 광전지들의 최대 전력점(maximum power point; MPP) 추적을 달성하기 위해 이력 전압 비교기의 내부 또는 외부 기준 전압을 동적으로 조정함으로써 그의 전원을 최적으로 매칭시킬 수 있다. MPP는 이들 전지들의 전류 및 전압 출력이 공동으로 최대화되는, 즉, 전지가 최대 효율로 동작하는 점이다. 이들 전지들에 있어서 전지 전압의 온도 추적(temperature tracking)은 최적 전력 출력을 달성하기 위하여 매우 중요하고 기준 회로 내의 온도 가변 저항기들 또는 다이오드들 또는 외부에서 얻어지는 변화하는 기준 전압을 이용하는 것에 의해 달성될 수 있다. 하나 이상의 전력 변환기를 동작시키기 위해 컨트롤러가 이용되는 경우 그것은 각 전력 변환기의 광전지 전원이 본질적으로 그의 MPP에서 작동하도록 그렇게 한다.The power consumption of the power converter is in the microwatt range, which makes the power converter efficient for use with power sources such as solar cells that generate only a few milliwatts of power. It can also optimally match its power supply by dynamically adjusting the internal or external reference voltage of the hysteresis voltage comparator to achieve maximum power point (MPP) tracking of the sun or other photovoltaic cells. MPP is that the current and voltage output of these cells are jointly maximized, ie, the cells operate at maximum efficiency. For these cells, temperature tracking of the cell voltage is very important to achieve optimal power output and can be achieved by using temperature variable resistors or diodes in the reference circuit or varying reference voltages obtained externally. have. When a controller is used to operate one or more power converters it does so that the photovoltaic power supply of each power converter essentially operates at its MPP.

전력 변환기의 출력은 적응성이 있다(flexible). 그의 임피던스를 조절하는 피드백이 없고 따라서 출력 단자에서 그것은 자연히 높은 임피던스를 갖는 인덕터/다이오드 직렬 조합으로 보인다. 그 결과 전력을 잃지 않고 넓은 범위에 걸쳐서 출력 전압을 추적하는 것이 가능하다. 전력 변환기는 배터리를 펄스 충전하기 위해 이상적인 톱니 전류 펄스들을 생성한다. 배터리의 사이즈 및 화학은 전력 변환기의 효율에 어떤 영향도 미치지 않는다. 배터리들의 펄스 충전은 배터리 수명을 향상시킨다고 알려져 있다. 만약 전류 펄스들을 직접 이용하는 것이 소망되지 않는다면, 종래의 충전 방법들을 허용하도록 커패시터를 이용함으로써 펄스들은 쉽게 DC로 필터링될 수 있다.The output of the power converter is flexible. There is no feedback to adjust its impedance and therefore at the output terminals it naturally looks like an inductor / diode series combination with a high impedance. As a result, it is possible to track the output voltage over a wide range without losing power. The power converter generates ideal saw current pulses for pulse charging the battery. The size and chemistry of the battery does not affect the efficiency of the power converter. Pulse charging of batteries is known to improve battery life. If it is not desired to use current pulses directly, the pulses can be easily filtered to DC by using a capacitor to allow conventional charging methods.

도 1에 개략적으로 도시된 전력 변환기의 하나의 실시예에서 사용되는 컴포넌트들은 도 3의 회로도에 도시되어 있다. 도 3의 필적하는 엘리먼트들은 도 1에서 사용된 것과 동일한 번호들로 지시되고 그 엘리먼트들을 구성하는 회로 컴포넌트들이 표시되어 있다. 커패시터(13)는 커패시터 C5로 이루어진다. 비교기(14)는 이 실시예에서 1.8 V 저전력 LMV7271 비교기(National Semiconductor, Santa Clara, CA), 저항기들 R11, R12 및 커패시터 C14로 구현된다. LMV7271 비교기의 5개의 단자들은 도 2에서 제조업체의 단자 번호들을 이용하여 표시되어 있다. VDD 입력은 비교기를 동작시키기 위해 필요한 전력을 제공한다. 높은 및 낮은 전압 스위칭 임계치들은 단자 15에 인가되는 입력 전압 기준 VREF 및 저항기들 R11, R12 및 R13에 의해 설정된다. 스위치(16)는 ZXTN23015CPH 바이폴라 트랜지스터 BT(Zetex Semiconductor plc, Chadderton, Oldham, UK), 커패시터 C9와 저항기 R10으로 이루어진 그의 베이스-피드 회로망(base-feed network) 및 커패시터 C7과 저항기 R8로 이루어진 전자기 간섭 방지(anti-electromagnetic interference(EMI)) 회로망으로 구현된다. 인덕터(17)는 인덕터 L4이다. 출력 정류기는 저누출(low-leakage) 쇼트키 다이오드 D3 및 필터 커패시터 C15로 구현된다. 이 실시예는 필터 커패시터 C15가 사용되는지 여부에 따라서 14개 또는 15개의 컴포넌트들만을 갖는다. 이들의 대부분은 작은 저항기들 및 커패시터들이다.The components used in one embodiment of the power converter schematically shown in FIG. 1 are shown in the circuit diagram of FIG. 3. The comparable elements in FIG. 3 are indicated by the same numbers as used in FIG. 1 and the circuit components making up the elements are indicated. The capacitor 13 consists of a capacitor C5. Comparator 14 is implemented in this embodiment with a 1.8 V low power LMV7271 comparator (National Semiconductor, Santa Clara, Calif.), Resistors R11, R12 and capacitor C14. The five terminals of the LMV7271 comparator are indicated in FIG. 2 using the manufacturer's terminal numbers. The VDD input provides the power needed to operate the comparator. The high and low voltage switching thresholds are set by input voltage reference VREF applied to terminal 15 and resistors R11, R12 and R13. Switch 16 is a ZXTN23015CPH bipolar transistor BT (Zetex Semiconductor plc, Chadderton, Oldham, UK), its base-feed network consisting of capacitor C9 and resistor R10 and electromagnetic interference protection consisting of capacitor C7 and resistor R8. (anti-electromagnetic interference (EMI)) network is implemented. Inductor 17 is an inductor L4. The output rectifier is implemented with a low-leakage Schottky diode D3 and filter capacitor C15. This embodiment has only 14 or 15 components depending on whether filter capacitor C15 is used. Most of these are small resistors and capacitors.

본 발명은 또한 복수의 전원들의 출력 전력을 최소의 손실로 하나의 출력으로 결합하는 전력 결합기를 제공한다. 전력 결합기는 하나 이상의 전원으로부터의 전력을 하나의 출력에 제공한다. 전력 결합기는 서로 같거나 서로 다른 전원들로부터의 전력을 결합하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들면, 복수의 같은 유형의 광전지들과 함께 이용되는 경우 전력 결합기는 개별 전지들로부터 또는 이들 전지들의 병렬 또는 직렬 조합으로부터의 전력을 결합하기 위해 이용될 수 있다. 본 발명의 전력 결합기는 서로 같지 않은 개별 전원들의 출력들을 결합하는 경우, 예를 들면, 태양 전지의 복수의 전지들이 서로 다른 유형인 태양 전지의 복수의 전지들로부터의 전력을 결합하는 경우에 특히 유용하다. 다양한 전지들은 각각이 태양 스펙트럼의 상이한 범위들을 변환하고 이에 의해 더 큰 효율을 제공하도록 선택될 수 있다. 각 전지를 가로지르는 전압은 그 전지의 최적의 동작을 제공하기 위해 특정한 온도 보상된 값에서 조절된다. 전력 결합기 회로는 그의 입력들에 부착된 전지들의 수 또는 유형들에 관계없이 동일한 에너지 변환 효율로 동작한다. 본 발명의 전력 결합기는 단순하고, 효율적이고 제조 비용이 많이 들지 않는다.The present invention also provides a power combiner that combines the output power of a plurality of power supplies into one output with minimal loss. The power combiner provides power from one or more power supplies to one output. Power combiners can be used to combine power from the same or different power supplies. For example, when used with a plurality of the same type of photovoltaic cells, a power combiner can be used to combine power from individual cells or from a parallel or series combination of these cells. The power combiner of the present invention is particularly useful when combining the outputs of individual power supplies that are not equal to each other, for example, when a plurality of cells of a solar cell combines power from a plurality of cells of a different type solar cell. Do. Various cells can be selected to each convert different ranges of the solar spectrum and thereby provide greater efficiency. The voltage across each cell is regulated at specific temperature compensated values to provide optimum operation of that cell. The power combiner circuit operates with the same energy conversion efficiency regardless of the number or types of cells attached to its inputs. The power combiner of the present invention is simple, efficient and inexpensive to manufacture.

본 발명의 전력 결합기는 복수의 전원들의 출력 전력을 결합하고 복수의 회로들로 구성되며, 그 회로들 중 상이한 회로가 복수의 전원들 각각에 할당된다. 예를 들면, n개의 전원들이 있다면, 그 전원들 각각에 대하여 하나씩, n개의 회로들이 있을 것이다. 그 복수의 회로들은 상이하거나 동일할 수 있다. 본 명세서에서 사용될 때, "동일한 회로들"은 그 회로들이 동일한 컴포넌트들을 갖는다는 것을 나타낸다. 컴포넌트들이 동일하다 하더라도, 그들의 값들 및 회로들의 동작은 다를 수 있다. 예를 들면, 이력 전압 비교기들의 내부 또는 외부 기준 전압들은 MPP 추적을 달성하기 위해 상이할 수 있다.The power combiner of the present invention combines the output power of the plurality of power sources and consists of a plurality of circuits, different ones of which are assigned to each of the plurality of power sources. For example, if there are n power supplies, there will be n circuits, one for each of those power supplies. The plurality of circuits may be different or the same. As used herein, "identical circuits" indicate that the circuits have the same components. Even if the components are identical, their values and the operation of the circuits may be different. For example, the internal or external reference voltages of the hysteresis voltage comparators may be different to achieve MPP tracking.

하나의 유형의 실시예에서, 각 회로는 완전한 입력-조절 고출력 임피던스 전력 변환기 회로이다. 본 발명의 전력 변환기의 고출력 임피던스는 복수의 전력 변환기들을 그들의 전력을 추가하기 위해 병렬로 직접 접속하는 것을 가능하게 한다. 전력 결합기는 또한 하나의 출력으로 이루어진다. 하나의 바람직한 실시예에서, 각 회로는 완전한 이력 입력-조절 고출력 임피던스 전력 변환기 회로이다. 하나의 그러한 실시예가 도 4에 개략적으로 도시되어 있다. 그것은 각각이 도 1에 개략적으로 도시된 이력 입력-조절 고출력 임피던스 전력 변환기 회로를 갖는 동일한 회로들을 이용한다. 간소화를 위하여, 전력 변환기(25)는 2개의 전원 및 2개의 전력 변환기 회로만을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 임의의 수가 이용될 수 있다. 필적하는 회로 엘리먼트들은 도 1의 개략 도면에 대하여 사용된 동일한 번호들로 지시되어 있다. 각 회로에서 제2 입력 단자(12A 또는 12B), 커패시터의 제2 단자 및 스위치의 제2 단자는 모두 접지에 접속된다. 따라서 제2 출력 단자(22)는 접지에 접속된다. 전원 PSA는 입력 단자(11A) 및 접지 단자(12A)를 이용하여 전력 변환기 회로(10A)에 접속된다. 다양한 회로 엘리먼트들 커패시터(13A), 기준 전압을 입력하기 위한 단자(15A)를 갖는 전압 비교기(14A), 스위치(16A), 인덕터(17A) 및 출력 정류기(18A)는 모두 본 발명의 전력 변환기에 대하여 전술한 바와 같이 접속되고 회로(10A)는 전술한 방식으로 동작한다. 전원 PSB는 입력 단자(11B) 및 접지 단자(12B)를 이용하여 전력 변환기 회로(10B)에 접속된다. 전력 변환기 회로(10B)는 전력 변환기 회로(10A)와 동일한 엘리먼트들(즉, 13B 내지 18B)을 갖는다. 그것들도 모두 본 발명의 전력 변환기에 대하여 전술한 바와 같이 접속되고 회로(10B)는 전술한 방식으로 동작한다. 각 전력 변환기 회로의 출력 정류기의 제2 단자는 공통의 출력 단자(21)에 접속되고 전력 변환기 회로들 각각의 출력 정류기의 외부로 및 출력 단자(21)를 통하여 전력 결합기의 외부로 전류가 흐른다. 이러한 유형의 전력 결합기의 유사한 바람직한 실시예가 도 2에 개략적으로 도시된 이력 입력-조절 고출력 임피던스 전력 변환기 회로를 이용하여 구성될 수 있다.In one type of embodiment, each circuit is a complete input-regulated high output impedance power converter circuit. The high output impedance of the power converter of the present invention makes it possible to directly connect a plurality of power converters in parallel to add their power. The power combiner also consists of one output. In one preferred embodiment, each circuit is a complete hysteresis input-regulating high output impedance power converter circuit. One such embodiment is shown schematically in FIG. 4. It uses the same circuits, each with a hysteresis input-regulating high output impedance power converter circuit shown schematically in FIG. For simplicity, power converter 25 is shown having only two power supplies and two power converter circuits, although any number may be used. Comparable circuit elements are indicated by the same numbers used for the schematic diagram of FIG. 1. In each circuit, the second input terminal 12A or 12B, the second terminal of the capacitor and the second terminal of the switch are all connected to ground. The second output terminal 22 is therefore connected to ground. The power supply PSA is connected to the power converter circuit 10A using an input terminal 11A and a ground terminal 12A. Various Circuit Elements The capacitor 13A, the voltage comparator 14A having a terminal 15A for inputting a reference voltage, the switch 16A, the inductor 17A and the output rectifier 18A are all connected to the power converter of the present invention. Connected as described above with respect to circuit 10A operates in the manner described above. The power supply PSB is connected to the power converter circuit 10B using the input terminal 11B and the ground terminal 12B. The power converter circuit 10B has the same elements (ie, 13B to 18B) as the power converter circuit 10A. They are all also connected as described above for the power converter of the present invention and the circuit 10B operates in the manner described above. The second terminal of the output rectifier of each power converter circuit is connected to a common output terminal 21 and current flows out of the output rectifier of each of the power converter circuits and through the output terminal 21 to the outside of the power combiner. A similar preferred embodiment of this type of power combiner can be constructed using the hysteresis input-regulating high output impedance power converter circuit shown schematically in FIG. 2.

다른 유형의 바람직한 전력 결합기 회로에서, 다양한 전원들에 할당된 회로들은 완전한 전력 변환기 회로들이 아니고 하나 이상의 엘리먼트들을 공유한다. 그 회로들은 상이하거나 동일할 수 있다. 하나 이상의 공유 엘리먼트들에 회로가 접속되는 경우, 그 회로 및 공유 엘리먼트들은 완전한 입력-조절 고출력 임피던스 전력 변환기 회로를 형성한다. 임의의 주어진 시간에 그 공유 엘리먼트들에 단지 하나의 회로가 접속된다. 특정 엘리먼트들을 공유하는 것은 필요한 컴포넌트들의 수 및 전력 변환기의 비용 및 사이즈의 감소로 귀착한다. 예를 들면, 인덕터는 대표적인 엘리먼트이고 종종 전력 변환기 회로에서 가장 큰 사이즈의 컴포넌트이다. 그러므로 인덕터를 공유하는 것은 전력 결합기의 효율을 향상시키면서도 전체 사이즈 및 비용을 감소시키기 위해 보다 고품질의 인덕터의 사용을 가능하게 할 수 있다.In another type of preferred power combiner circuit, the circuits assigned to the various power sources are not complete power converter circuits and share one or more elements. The circuits may be different or the same. When a circuit is connected to one or more shared elements, the circuit and the shared elements form a complete input-regulated high output impedance power converter circuit. Only one circuit is connected to the shared elements at any given time. Sharing certain elements results in a reduction in the number and number of components needed and the cost and size of the power converter. For example, an inductor is a representative element and is often the largest size component in a power converter circuit. Therefore, sharing inductors can enable the use of higher quality inductors to reduce overall size and cost while improving the efficiency of the power combiner.

전력 결합기는 또한 주기적으로 모든 스위치들을 통하여 순환하여 모든 스위치들을 열고 닫고 전원들 각각을 처리하는 컨트롤러를 포함하고, 임의의 주어진 시간에 단지 하나의 스위치가 닫힌다.The power combiner also includes a controller that periodically cycles through all the switches to open and close all the switches and process each of the power supplies, with only one switch closed at any given time.

하나의 그러한 실시예에서 회로들은 동일하고 각 회로는 커패시터 및 스위치를 포함하고 공유 엘리먼트들은 인덕터 및 출력 정류기를 포함한다.In one such embodiment the circuits are the same and each circuit includes a capacitor and a switch and the shared elements include an inductor and an output rectifier.

엘리먼트들이 공유되는 전력 결합기 아키텍처의 하나의 그러한 실시예의 개략도가 도 5에 도시되어 있다. 간소화를 위하여, 전력 결합기(30)는 2개의 전원들 PSA 및 PSB만을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 임의의 수의 전원들로부터의 전력이 결합될 수 있다. 회로(31A)는 입력 단자들(32A 및 33A), 커패시터(34A) 및 스위치(35A)로 구성된다. 전원 PSA는 제1 입력 단자(32A) 및 제2 입력 단자(33A)를 이용하여 회로(31A)에 접속된다. 커패시터(34A)는 제1 입력 단자(32A)에 접속된 제1 단자 및 제2 입력 단자(33A)에 접속된 제2 단자를 갖는다. 스위치(35A)는 커패시터(34A)의 제1 단자에 접속된 제1 단자 및 제2 단자를 갖는다. 회로(31B)는 출력 단자들(32B 및 33B), 커패시터(34B) 및 스위치(35B)로 구성된다. 전원 PSB는 제1 입력 단자(32B) 및 제2 입력 단자(33B)를 이용하여 회로(31B)에 접속된다. 커패시터(34B)는 제1 입력 단자(32B)에 접속된 제1 단자 및 제2 입력 단자(33B)에 접속된 제2 단자를 갖는다. 스위치(35B)는 커패시터(34B)의 제1 단자에 접속된 제1 단자 및 제2 단자를 갖는다. 또한 도 5에는 공유 엘리먼트들인 인덕터(36) 및 다이오드(37)의 형태의 출력 정류기가 있다. 인덕터(36)는 모든 스위치들, 즉, 도 5에 도시된 전력 결합기에서, 스위치들(35A 및 35B)의 제2 단자에 접속된 제1 단자, 및 모든 커패시터들, 즉, 도 5에 도시된 전력 결합기에서, 커패시터들(34A 및 34B)의 제2 단자에 접속된 제2 단자를 갖는다. 다이오드(37)는 인덕터(36)의 제2 단자에 접속된 제1 단자 및 제1 출력 단자(38)에 접속되는 제2 단자를 갖는다. 제2 출력 단자(39)는 인덕터의 제1 단자에 접속된다. 컨트롤러(40)는 주기적으로 모든 스위치들을 통하여 순환하여 모든 스위치들을 열고 닫고 이에 의해 모든 전원들을 처리한다. 전원 PSA를 처리하고 있을 때, 스위치(35A)는 닫히고 모든 다른 스위치들, 즉, 도 5에 도시된 전력 결합기에서, 스위치(35B)는 열린다. 그 후 커패시터(34A)에 저장된 에너지는 공유 인덕터(36)에 전달된다. 그 후 스위치(35A)는 열리고 모든 다른 스위치들은 열린 상태로 유지된다. 그러므로 임의의 시간에 언제나 단지 하나의 스위치가 닫힌다. 인덕터를 가로지르는 전압은 그것이 다이오드(37)를 온 시켜 공통의 출력 단자(38)로 전류를 전도하게 할 때까지 증가한다. 공통의 출력 단자(38)는 재충전가능한 배터리에 직접 접속되어 그것을 충전할 수 있다. 전력 결합기는 배터리를 펄스 충전하기 위해 이상적인 톱니 전류 펄스들을 생성한다. 만약 전류 펄스들을 직접 이용하는 것이 소망되지 않는다면, 종래의 충전 방법들을 허용하도록 커패시터를 이용함으로써 펄스들은 쉽게 DC로 필터링될 수 있다. 하나의 바람직한 실시예에서, 모든 스위치들(35A 및 35B)의 제2 단자들, 인덕터(36)의 제1 단자 및 제2 출력 단자(39)는 모두 접지에 접속된다.A schematic diagram of one such embodiment of a power combiner architecture in which elements are shared is shown in FIG. 5. For simplicity, the power combiner 30 is shown having only two power sources PSA and PSB, but power from any number of power sources can be combined. The circuit 31A consists of input terminals 32A and 33A, a capacitor 34A and a switch 35A. The power supply PSA is connected to the circuit 31A using the first input terminal 32A and the second input terminal 33A. The capacitor 34A has a first terminal connected to the first input terminal 32A and a second terminal connected to the second input terminal 33A. The switch 35A has a first terminal and a second terminal connected to the first terminal of the capacitor 34A. The circuit 31B is composed of output terminals 32B and 33B, a capacitor 34B and a switch 35B. The power supply PSB is connected to the circuit 31B using the first input terminal 32B and the second input terminal 33B. The capacitor 34B has a first terminal connected to the first input terminal 32B and a second terminal connected to the second input terminal 33B. The switch 35B has a first terminal and a second terminal connected to the first terminal of the capacitor 34B. Also shown in FIG. 5 is an output rectifier in the form of shared elements inductor 36 and diode 37. Inductor 36 is the first terminal connected to the second terminal of switches 35A and 35B, and all capacitors, i.e., in the power combiner shown in FIG. In the power combiner, it has a second terminal connected to the second terminal of the capacitors 34A and 34B. The diode 37 has a first terminal connected to the second terminal of the inductor 36 and a second terminal connected to the first output terminal 38. The second output terminal 39 is connected to the first terminal of the inductor. The controller 40 periodically cycles through all the switches to open and close all switches and thereby process all power sources. When processing the power supply PSA, switch 35A is closed and in all other switches, i.e., the power combiner shown in FIG. 5, switch 35B is opened. The energy stored in capacitor 34A is then transferred to shared inductor 36. The switch 35A then opens and all other switches remain open. Therefore, only one switch is closed at any time. The voltage across the inductor increases until it turns on diode 37 to conduct current to a common output terminal 38. The common output terminal 38 can be connected directly to a rechargeable battery to charge it. The power combiner produces ideal saw current pulses for pulse charging the battery. If it is not desired to use current pulses directly, the pulses can be easily filtered to DC by using a capacitor to allow conventional charging methods. In one preferred embodiment, the second terminals of all switches 35A and 35B, the first terminal of inductor 36 and the second output terminal 39 are all connected to ground.

회로(31A)의 경우에, 커패시터(34A)의 제1 단자는 제1 입력 단자(32A)에 및 접지에 접속되고 커패시터(34A)의 제2 단자는 제2 입력 단자(33A)에 및 스위치(35A)의 하나의 단자에 접속되도록 회로들에서 커패시터들 및 스위치들의 위치들이 교환될 수 있다. 스위치(35A)의 다른 단자는 인덕터(36)의 제2 단자에 접속된다. 그러나, 도 5에 도시된 구성이 선호되는데, 그 이유는 그 구성에서 스위칭 전압들은 접지에 참조되기 때문이다.In the case of the circuit 31A, the first terminal of the capacitor 34A is connected to the first input terminal 32A and to ground and the second terminal of the capacitor 34A is connected to the second input terminal 33A and the switch ( The positions of the capacitors and the switches in the circuits can be exchanged to be connected to one terminal of 35A). The other terminal of the switch 35A is connected to the second terminal of the inductor 36. However, the configuration shown in FIG. 5 is preferred because in that configuration the switching voltages are referenced to ground.

단순 모드에서, 스위치 순환 프로세스는 고정된 주파수로 수행될 수 있다. 보다 복잡한 모드들에서, 순환은 상이한 전원들에서, 예를 들면, 상이한 태양 전지들에서 소비되는 변화하는 시간들과 함께 수행될 수 있다. 만약 컨트롤러가 각 저장 커패시터의 전압을 감지할 수 있다면, 그것은 저장된 에너지가 거의 없거나 전혀 없는 태양 전지들을 건너뛸 수 있고 그것은 더 많은 저장된 에너지를 축적한 태양 전지들의 저장 커패시터들을 "소모시키는"(draining) 데에 더 많은 시간을 소비할 수 있다.In simple mode, the switch cycling process can be performed at a fixed frequency. In more complex modes, cycling can be performed with varying times spent at different power sources, for example in different solar cells. If the controller can sense the voltage of each storage capacitor, it can skip solar cells with little or no stored energy, which "drains" the storage capacitors of solar cells that have accumulated more stored energy. You can spend more time on it.

n개의 전원들에 대하여, 도 5에 도시된 전력 결합기는 n개의 저장 커패시터들, n개의 스위치들, 하나의 인덕터, 하나의 다이오드 및 하나의 컨트롤러 칩을 필요로 한다. 하나의 실시예에서 컨트롤러는 회로들에서 이용되는 모든 스위치들을 또한 포함하는 하나의 실리콘 칩으로서 구현된다. 이 구현은 n개의 전원들과 함께 동작하기 위해 n개의 저장 커패시터들, 스위치들을 갖는 컨트롤러 칩, 하나의 인덕터 및 하나의 다이오드를 필요로 할 것이다. 전원들의 수와 함께 수가 비례하는 유일한 컴포넌트는 저장 커패시터이다. 보다 많은 수의 전원들에 대하여 공유 엘리먼트 아키텍처는 완전한 전력 변환기가 각 전원에 전용되는 것보다 더 작고 비용이 더 적게 든다.For n power supplies, the power combiner shown in FIG. 5 requires n storage capacitors, n switches, one inductor, one diode and one controller chip. In one embodiment the controller is implemented as one silicon chip that also includes all the switches used in the circuits. This implementation will require n storage capacitors, a controller chip with switches, one inductor and one diode to operate with n power supplies. The only component whose number is proportional to the number of power supplies is the storage capacitor. For a larger number of supplies, the shared element architecture is smaller and less expensive than a complete power converter dedicated to each supply.

전력 결합기에 대한 회로 엘리먼트들은 전력 변환기의 회로 엘리먼트들에 대하여 전술한 동일한 다양한 형태들을 취할 수 있다.Circuit elements for the power combiner may take the same various forms described above with respect to the circuit elements of the power converter.

본 발명의 전력 변환기 또는 본 발명의 전력 결합기의 충전기 아키텍처를 이용하는 복수의 전자 디바이스들은 전력 변환기 또는 전력 결합기로부터의 전력을 공유하기 위해 종래의 배선과 함께 접속될 수 있다. 그 디바이스들 중 하나 이상이 태양 전지들 및 전력 변환기 또는 전력 결합기를 갖추고 있기만 하면, 모든 접속된 디바이스들은 충전될 것이다. 만약 그 디바이스들 중 2개 이상이 태양 전지들 및 전력 변환기들 또는 전력 결합기들을 갖추고 있다면, 그렇게 갖추어진 모든 디바이스들의 결합된 전력은 충전을 필요로 하는 디바이스들의 배터리들을 충전하도록 유도될 수 있다.A plurality of electronic devices utilizing the charger architecture of the power converter or power combiner of the present invention may be connected with conventional wiring to share power from the power converter or power combiner. As long as one or more of the devices are equipped with solar cells and a power converter or power combiner, all connected devices will be charged. If two or more of the devices are equipped with solar cells and power converters or power combiners, then the combined power of all the devices so equipped can be induced to charge the batteries of the devices requiring charging.

본 발명의 전력 결합기는 광전기 생성 모듈에 임베드(embed)될 수 있다. 예를 들면, 전력 결합기는 태양 패널 상의 태양 전지들의 어레이로부터의 전력을 결합하는 데 유용하고 각 패널의 필수 부분으로 각 패널에 임베드될 수 있다. 그 후 패널들은 기계적으로 및 전기적으로 서로에 접속될 수 있다.The power combiner of the present invention may be embedded in the photovoltaic generation module. For example, a power combiner is useful for combining power from an array of solar cells on a solar panel and can be embedded in each panel as an integral part of each panel. The panels can then be connected to each other mechanically and electrically.

본 명세서에서 사용될 때, "입력-조절"(input-regulating)은 그의 통상의 의미를 갖는다. 즉, 전력 변환기는 입력 전압을 감지하고 그것을 특정한 레벨에서 유지한다.As used herein, "input-regulating" has its usual meaning. That is, the power converter senses the input voltage and maintains it at a certain level.

본 명세서에서 사용될 때, "고출력 임피던스"(high output impedance)는 그의 통상의 의미를 갖는다. 즉, 그 출력은 전류원인 것 같이 보인다.As used herein, "high output impedance" has its usual meaning. That is, the output seems to be a current source.

예들Examples

예 1Example 1

이 예는 본 발명의 전력 변환기의 하나의 실시예의 동작을 증명한다. 이 실시예의 회로도는 도 3에 도시되어 있다. 이 전력 변환기 회로의 동작은 SIMETRIX 회로 시뮬레이션 소프트웨어(Catena Software LTD, Berkshire, UK)를 이용하여 시뮬레이트되었다. 사용된 컴포넌트들은

Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
Figure pct00005
Figure pct00006
이었다. 다이오드 D3은 ZLLS400 정류기(Zetex Semiconductor plc, Chadderton, Oldham, UK)였다. 전술한 바와 같이, 비교기는 LVM7271 비교기(National Semiconductor, Santa Clara, CA)였고 스위치에 사용되는 바이폴라 트랜지스터는 ZXTN23015CPH 바이폴라 트랜지스터(Zetex Semiconductor plc, Chadderton, Oldham, UK)였다. 전원은 2mA의 전류원으로서 모델링되었고 전력 변환기의 입력 전압은 0.32 볼트였다. 이 전력 변환기의 시뮬레이트된 효율은 75%였다.This example demonstrates the operation of one embodiment of the power converter of the present invention. The circuit diagram of this embodiment is shown in FIG. The operation of this power converter circuit was simulated using SIMETRIX circuit simulation software (Catena Software LTD, Berkshire, UK). The components used are
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
And
Figure pct00005
Figure pct00006
It was. Diode D3 was a ZLLS400 rectifier (Zetex Semiconductor plc, Chadderton, Oldham, UK). As mentioned above, the comparator was an LVM7271 comparator (National Semiconductor, Santa Clara, Calif.) And the bipolar transistor used for the switch was a ZXTN23015CPH bipolar transistor (Zetex Semiconductor plc, Chadderton, Oldham, UK). The power source was modeled as a 2mA current source and the input voltage of the power converter was 0.32 volts. The simulated efficiency of this power converter was 75%.

예 2Example 2

이 예는 예 1에서 시뮬레이트된 것과 유사한 도 6에 도시된 본 발명의 전력 변환기의 하나의 실시예의 구성 및 동작을 증명한다. 사용된 컴포넌트들은

Figure pct00007
Figure pct00008
Figure pct00009
= 없음,
Figure pct00010
,
Figure pct00011
듀얼 바이폴라 트랜지스터(ON Semiconductor)였다. U1은 LVM7271 비교기(National Semiconductor, Santa Clara, CA)였고 Q1은 Si5856DC MOSFET + 쇼트키 다이오드(Vishay Semiconductor, Vishay Intertechnology, Inc., Malvern, PA)였다. 이 전원은 병렬 접속된 단결정 실리콘 태양 전지들의 쌍이었다. 실제 태양 조건 하에서 최선으로 관찰된 효율은 80%였다.This example demonstrates the construction and operation of one embodiment of the power converter of the present invention shown in FIG. 6 similar to that simulated in Example 1. FIG. The components used are
Figure pct00007
Figure pct00008
Figure pct00009
= None,
Figure pct00010
,
Figure pct00011
It was a dual bipolar transistor (ON Semiconductor). U1 was an LVM7271 comparator (National Semiconductor, Santa Clara, Calif.) And Q1 was a Si5856DC MOSFET + Schottky diode (Vishay Semiconductor, Vishay Intertechnology, Inc., Malvern, PA). This power supply was a pair of parallel connected single crystal silicon solar cells. The best observed efficiency under real solar conditions was 80%.

예 3Example 3

이 예는 2개의 전원들에 동일한 회로들이 할당되고 그 회로들이 완전한 이력 입력-조절 전력 변환기 회로들인 실시예에 대한 전력 결합기를 증명한다. 그 회로도는 도 7에 도시되어 있다. 이 전력 결합기 회로의 동작은 SIMETRIX 회로 시뮬레이션 소프트웨어(Catena Software LTD, Berkshire, UK)를 이용하여 시뮬레이트되었다. 2개의 전원들은 640mV 및 2V의 출력 전력들로 시뮬레이트되었다. 이 전력 결합기의 효율은 83%인 것으로 밝혀졌다.This example demonstrates a power combiner for an embodiment in which the same circuits are assigned to the two power supplies and the circuits are complete hysteretic input-regulating power converter circuits. The circuit diagram is shown in FIG. The operation of this power combiner circuit was simulated using SIMETRIX circuit simulation software (Catena Software LTD, Berkshire, UK). The two supplies were simulated with output powers of 640mV and 2V. The efficiency of this power combiner was found to be 83%.

예 4Example 4

이 예는 2개의 전원들에 할당된 동일한 회로들이 완전한 전력 변환기 회로들이 아니라 엘리먼트들을 공유하는 실시예에 대한 전력 결합기를 증명한다. 공유 엘리먼트들은 인덕터 및 다이오드이다. 이 전력 결합기에 대한 회로도는 도 8에 도시되어 있다. 이 전력 결합기 회로의 동작은 SIMETRIX 회로 시뮬레이션 소프트웨어(Catena Software LTD, Berkshire, UK)를 이용하여 시뮬레이트되었다. 2개의 전원들의 입력 전력은 8.737㎽ 및 8.6㎽였다. 출력 파형들은 도 9에 도시되어 있다. 출력 전력은 14.86㎽였고 이 전력 변환기의 효율은 87.5%였다.This example demonstrates a power combiner for an embodiment in which the same circuits assigned to the two power supplies share elements rather than complete power converter circuits. The shared elements are inductors and diodes. A circuit diagram for this power combiner is shown in FIG. The operation of this power combiner circuit was simulated using SIMETRIX circuit simulation software (Catena Software LTD, Berkshire, UK). The input power of the two power supplies was 8.737 kW and 8.6 kW. The output waveforms are shown in FIG. The output power was 14.86 kW and the efficiency of the power converter was 87.5%.

예 5Example 5

이 예는 2개의 전원들에 할당된 동일한 회로들이 완전한 전력 변환기 회로들이 아니라 엘리먼트들을 공유하는 실시예에 대한 전력 결합기를 증명한다. 이 회로는 공유 엘리먼트들이 인덕터 및 동기식 정류기인 것을 제외하면 예 4에서 사용된 회로와 동일하다. 이 전력 결합기에 대한 회로도는 도 10에 도시되어 있다. 이 전력 결합기 회로의 동작은 SIMETRIX 회로 시뮬레이션 소프트웨어(Catena Software LTD, Berkshire, UK)를 이용하여 시뮬레이트되었다. 이 전력 변환기의 효율은 94.1%였고 다이오드의 대신에 동기식 정류기를 이용하는 것의 이점을 보여준다.This example demonstrates a power combiner for an embodiment in which the same circuits assigned to the two power supplies share elements rather than complete power converter circuits. This circuit is the same as the circuit used in Example 4 except that the shared elements are an inductor and a synchronous rectifier. A circuit diagram for this power combiner is shown in FIG. The operation of this power combiner circuit was simulated using SIMETRIX circuit simulation software (Catena Software LTD, Berkshire, UK). The efficiency of this power converter was 94.1% and shows the advantage of using a synchronous rectifier instead of a diode.

Claims (31)

전원에 의해 제공되는 전력을 변환하기 위한 전력 변환기로서, 상기 전력 변환기는 이력 입력-조절 고출력 임피던스 전력 변환기(hysteretic input-regulating high-output impedance power converter)이고, 입력 전압보다 더 크고 입력 전압에 의존하지 않는 출력 전압에서 출력 전류를 제공하는 전력 변환기.A power converter for converting power provided by a power source, the power converter is a hysteretic input-regulating high-output impedance power converter, which is larger than the input voltage and not dependent on the input voltage. Does not provide an output current at the output voltage of the power converter. 제1항에 있어서, 상기 전력 변환기는 이력 전압 비교기(hysteretic voltage comparator)를 포함하는 전력 변환기.The power converter of claim 1 wherein the power converter comprises a hysteretic voltage comparator. 제2항에 있어서, 상기 전력 변환기는,
(ⅰ) 입력 전압을 제공하는 전원에 접속하기 위한 제1 및 제2 입력 단자들;
(ⅱ) 상기 제1 입력 단자에 접속된 제1 단자 및 상기 제2 입력 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 커패시터;
(ⅲ) 적어도 3개의 단자들을 갖는 이력 전압 비교기 ― 상기 단자들 중 제1 단자는 상기 커패시터의 제1 단자에 접속된 입력 단자이고, 제2 단자는 기준 전압을 입력하기 위한 입력 단자이고, 제3 단자는 출력 단자임 ―;
(ⅳ) 상기 이력 전압 비교기의 제3 단자에 접속되어 상기 이력 전압 비교기로부터 출력 신호를 수신하기 위한 제1 단자, 상기 커패시터의 제2 단자에 접속된 제2 단자 및 제3 단자를 갖는 스위치 ― 상기 이력 전압 비교기로부터의 출력 신호는 상기 커패시터 상의 전압이 상기 이력 전압 비교기의 고임계 전압(high threshold voltage)을 초과할 경우 상기 스위치가 닫히고 상기 커패시터 상의 전압이 상기 이력 전압 비교기의 저임계 전압(low threshold voltage)까지 감소하는 경우 상기 스위치가 열리도록 상기 스위치를 열고 닫는 역할을 함 ―;
(ⅴ) 상기 커패시터의 제1 단자에 접속된 제1 단자 및 상기 스위치의 제3 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 인덕터;
(ⅵ) 상기 인덕터의 제2 단자에 접속된 제1 단자 및 제2 단자를 갖는 출력 정류기; 및
(ⅶ) 제1 및 제2 출력 단자들 ― 상기 제1 출력 단자는 상기 출력 정류기의 제2 단자에 접속되고 상기 제2 출력 단자는 상기 스위치의 제2 단자에 접속됨 ―
을 포함하는 회로를 갖는 전력 변환기.
The method of claim 2, wherein the power converter,
(Iii) first and second input terminals for connecting to a power supply providing an input voltage;
(Ii) a capacitor having a first terminal connected to the first input terminal and a second terminal connected to the second input terminal;
(Iii) a hysteresis voltage comparator having at least three terminals, the first of which terminals being an input terminal connected to the first terminal of the capacitor, the second terminal being an input terminal for inputting a reference voltage, and a third The terminal is an output terminal;
(Iii) a switch having a first terminal connected to a third terminal of the hysteresis voltage comparator for receiving an output signal from the hysteresis voltage comparator, a second terminal and a third terminal connected to the second terminal of the capacitor; The output signal from the hysteresis voltage comparator is closed when the voltage on the capacitor exceeds the high threshold voltage of the hysteresis voltage comparator and the voltage on the capacitor is the low threshold of the hysteresis voltage comparator. opening and closing the switch to open the switch when the voltage decreases;
(Iii) an inductor having a first terminal connected to the first terminal of the capacitor and a second terminal connected to the third terminal of the switch;
(Iii) an output rectifier having a first terminal and a second terminal connected to a second terminal of the inductor; And
(Iii) first and second output terminals, wherein the first output terminal is connected to a second terminal of the output rectifier and the second output terminal is connected to a second terminal of the switch;
Power converter having a circuit comprising a.
제3항에 있어서, 상기 출력 정류기는 다이오드 또는 동기식 정류기(synchronous rectifier) 구조인 전력 변환기.4. The power converter of claim 3 wherein the output rectifier is a diode or synchronous rectifier structure. 제4항에 있어서, 상기 출력 정류기는 상기 출력 정류기의 제2 단자에 접속된 제1 단자 및 상기 스위치의 제2 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 커패시터를 더 포함하는 전력 변환기.5. The power converter of claim 4, wherein the output rectifier further comprises a capacitor having a first terminal connected to the second terminal of the output rectifier and a second terminal connected to the second terminal of the switch. 제3항에 있어서, 상기 제2 입력 단자, 상기 커패시터의 제2 단자, 상기 스위치의 제2 단자 및 상기 제2 출력 단자는 모두 접지에 접속되는 전력 변환기.4. The power converter of claim 3, wherein the second input terminal, the second terminal of the capacitor, the second terminal of the switch and the second output terminal are all connected to ground. 제2항에 있어서, 상기 전력 변환기는,
(ⅰ) 입력 전압을 제공하는 전원에 접속하기 위한 제1 및 제2 입력 단자들;
(ⅱ) 상기 제1 입력 단자에 접속된 제1 단자 및 상기 제2 입력 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 커패시터;
(ⅲ) 적어도 3개의 단자들을 갖는 이력 전압 비교기 ― 상기 단자들 중 제1 단자는 상기 커패시터의 제1 단자에 접속된 입력 단자이고, 제2 단자는 기준 전압을 입력하기 위한 입력 단자이고, 제3 단자는 출력 단자임 ―;
(ⅳ) 상기 이력 전압 비교기의 제3 단자에 접속되어 상기 이력 전압 비교기로부터 출력 신호를 수신하기 위한 제1 단자, 상기 커패시터의 제2 단자에 접속된 제2 단자 및 제3 단자를 갖는 스위치 ― 상기 이력 전압 비교기로부터의 출력 신호는 상기 커패시터 상의 전압이 상기 이력 전압 비교기의 고임계 전압을 초과할 경우 상기 스위치가 닫히고 상기 커패시터 상의 전압이 상기 이력 전압 비교기의 저임계 전압까지 감소하는 경우 상기 스위치가 열리도록 상기 스위치를 열고 닫는 역할을 함 ―;
(ⅴ) 상기 커패시터의 제1 단자에 접속된 제1 단자 및 상기 스위치의 제3 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 1차 권선(primary winding) 및 제1 단자 및 제2 단자를 갖는 2차 권선(secondary winding)을 갖는 변압기;
(ⅵ) 변압기 2차 권선의 제1 단자에 접속된 제1 단자 및 제2 단자를 갖는 출력 정류기; 및
(ⅶ) 제1 및 제2 출력 단자들 ― 상기 제1 출력 단자는 상기 출력 정류기의 제2 단자에 접속되고 상기 제2 출력 단자는 상기 변압기 2차 권선의 제2 단자에 접속됨 ―
을 포함하는 회로를 갖는 전력 변환기.
The method of claim 2, wherein the power converter,
(Iii) first and second input terminals for connecting to a power supply providing an input voltage;
(Ii) a capacitor having a first terminal connected to the first input terminal and a second terminal connected to the second input terminal;
(Iii) a hysteresis voltage comparator having at least three terminals, the first of which terminals being an input terminal connected to the first terminal of the capacitor, the second terminal being an input terminal for inputting a reference voltage, and a third The terminal is an output terminal;
(Iii) a switch having a first terminal connected to a third terminal of the hysteresis voltage comparator for receiving an output signal from the hysteresis voltage comparator, a second terminal and a third terminal connected to the second terminal of the capacitor; The output signal from the hysteresis voltage comparator is closed when the voltage on the capacitor exceeds the high threshold voltage of the hysteresis voltage comparator and the switch is opened when the voltage on the capacitor decreases to the low threshold voltage of the hysteresis voltage comparator. To open and close the switch;
(Iii) a primary winding having a first terminal connected to the first terminal of the capacitor and a second terminal connected to the third terminal of the switch and a secondary winding having the first terminal and the second terminal a transformer having a secondary winding;
(Iii) an output rectifier having a first terminal and a second terminal connected to the first terminal of the transformer secondary winding; And
(Iii) first and second output terminals, wherein the first output terminal is connected to a second terminal of the output rectifier and the second output terminal is connected to a second terminal of the transformer secondary winding;
Power converter having a circuit comprising a.
제7항에 있어서, 상기 출력 정류기는 다이오드 또는 동기식 정류기 구조인 전력 변환기.8. The power converter of claim 7, wherein the output rectifier is a diode or synchronous rectifier structure. 제8항에 있어서, 상기 출력 정류기는 상기 출력 정류기의 제2 단자에 접속된 하나의 단자 및 상기 스위치의 제2 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 커패시터를 더 포함하는 전력 변환기.9. The power converter of claim 8, wherein the output rectifier further comprises a capacitor having one terminal connected to the second terminal of the output rectifier and a second terminal connected to the second terminal of the switch. 제7항에 있어서, 상기 제2 입력 단자, 상기 커패시터의 제2 단자, 상기 스위치의 제2 단자 및 상기 제2 출력 단자는 모두 접지에 접속되는 전력 변환기.8. The power converter of claim 7, wherein the second input terminal, the second terminal of the capacitor, the second terminal of the switch and the second output terminal are all connected to ground. 복수의 전원들의 출력 전력을 하나의 출력으로 결합하는 전력 결합기로서, 상기 전력 결합기는 회로들의 병렬 배열을 포함하고, 상기 회로들 중 상이한 회로가 상기 복수의 전원들 각각에 할당되고, 이들 회로들 각각은 완전한 입력-조절 고출력 임피던스 전력 변환기 회로이거나 또는 이들 회로들이 공유하는 하나 이상의 공유 엘리먼트에 접속될 때 완전한 입력-조절 고출력 임피던스 전력 변환기 회로를 형성하는 전력 결합기.A power combiner that combines the output power of a plurality of power supplies into one output, the power combiner comprising a parallel arrangement of circuits, different circuits of the circuits assigned to each of the plurality of power supplies, each of these circuits Is a fully input-regulated high output impedance power converter circuit or a power combiner that forms a complete input-regulated high output impedance power converter circuit when connected to one or more shared elements that these circuits share. 제11항에 있어서, 상기 회로들 각각은 완전한 입력-조절 고출력 임피던스 전력 변환기 회로인 전력 결합기.12. The power combiner of claim 11, wherein each of said circuits is a fully input-regulated high output impedance power converter circuit. 제12항에 있어서, 상기 전력 변환기 회로들을 동작시키기 위한 컨트롤러를 더 포함하는 전력 결합기.13. The power combiner of claim 12, further comprising a controller for operating the power converter circuits. 제12항에 있어서, 상기 회로들 각각은 이력 전압 비교기를 포함하는 완전한 이력 입력-조절 고출력 임피던스 전력 변환기 회로인 전력 결합기.13. The power combiner of claim 12, wherein each of the circuits is a complete history input-regulated high output impedance power converter circuit including a history voltage comparator. 제14항에 있어서, 상기 전력 결합기는,
(a) 상기 전원들 각각에 할당된 전력 변환기 회로 ― 각 전력 변환기 회로는,
(ⅰ) 그 전력 변환기 회로에 대하여 지정된 전원에 접속하기 위한 제1 및 제2 입력 단자들;
(ⅱ) 상기 제1 입력 단자에 접속된 제1 단자 및 상기 제2 입력 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 커패시터;
(ⅲ) 적어도 3개의 단자들을 갖는 이력 전압 비교기 ― 상기 단자들 중 제1 단자는 상기 커패시터의 제1 단자에 접속된 입력 단자이고, 제2 단자는 기준 전압을 입력하기 위한 입력 단자이고, 제3 단자는 출력 단자임 ―;
(ⅳ) 상기 이력 전압 비교기의 제3 단자에 접속되어 상기 이력 전압 비교기로부터 출력 신호를 수신하기 위한 제1 단자, 상기 커패시터의 제2 단자에 접속된 제2 단자 및 제3 단자를 갖는 스위치 ― 상기 이력 전압 비교기로부터의 출력 신호는 상기 커패시터 상의 전압이 상기 이력 전압 비교기의 고임계 전압을 초과할 경우 상기 스위치가 닫히고 상기 커패시터 상의 전압이 상기 이력 전압 비교기의 저임계 전압까지 감소하는 경우 상기 스위치가 열리도록 상기 스위치를 열고 닫는 역할을 함 ―;
(ⅴ) 상기 커패시터의 제1 단자에 접속된 제1 단자 및 상기 스위치의 제3 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 인덕터; 및
(ⅵ) 상기 인덕터의 제2 단자에 접속된 제1 단자 및 제2 단자를 갖는 출력 정류기를 포함함 ―; 및
(b) 각 전력 변환기 회로의 출력 정류기의 제2 단자에 접속된 제1 단자 및 각 전력 변환기 회로의 스위치의 제2 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 출력
을 포함하는 전력 결합기.
The method of claim 14, wherein the power combiner,
(a) a power converter circuit assigned to each of said power sources, each power converter circuit comprising:
(Iii) first and second input terminals for connecting to a power source designated for the power converter circuit;
(Ii) a capacitor having a first terminal connected to the first input terminal and a second terminal connected to the second input terminal;
(Iii) a hysteresis voltage comparator having at least three terminals, the first of which terminals being an input terminal connected to the first terminal of the capacitor, the second terminal being an input terminal for inputting a reference voltage, and a third The terminal is an output terminal;
(Iii) a switch having a first terminal connected to a third terminal of the hysteresis voltage comparator for receiving an output signal from the hysteresis voltage comparator, a second terminal and a third terminal connected to the second terminal of the capacitor; The output signal from the hysteresis voltage comparator is closed when the voltage on the capacitor exceeds the high threshold voltage of the hysteresis voltage comparator and the switch is opened when the voltage on the capacitor decreases to the low threshold voltage of the hysteresis voltage comparator. To open and close the switch;
(Iii) an inductor having a first terminal connected to the first terminal of the capacitor and a second terminal connected to the third terminal of the switch; And
(Iii) an output rectifier having a first terminal and a second terminal connected to a second terminal of the inductor; And
(b) an output having a first terminal connected to the second terminal of the output rectifier of each power converter circuit and a second terminal connected to the second terminal of the switch of each power converter circuit.
Power combiner comprising a.
제15항에 있어서, 각 전력 변환기 회로의 상기 출력 정류기는 다이오드 또는 동기식 정류기 구조인 전력 결합기.16. The power combiner of claim 15, wherein said output rectifier of each power converter circuit is a diode or synchronous rectifier structure. 제16항에 있어서, 상기 출력의 제1 단자에 접속된 제1 단자 및 상기 출력의 제2 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 커패시터를 더 포함하는 전력 결합기.17. The power combiner of claim 16, further comprising a capacitor having a first terminal connected to the first terminal of the output and a second terminal connected to the second terminal of the output. 제15항에 있어서, 각 전력 변환기 회로의 상기 제2 입력 단자, 각 전력 변환기 회로의 상기 커패시터의 제2 단자, 각 전력 변환기 회로의 상기 스위치의 제2 단자 및 제2 출력 단자는 모두 접지에 접속되는 전력 결합기.16. The circuit of claim 15, wherein the second input terminal of each power converter circuit, the second terminal of the capacitor of each power converter circuit, the second terminal and the second output terminal of the switch of each power converter circuit are all connected to ground. Power combiner. 제11항에 있어서, 상기 회로들 각각은, 상기 하나 이상의 공유 엘리먼트들에 접속될 때, 완전한 입력-조절 고출력 임피던스 전력 변환기 회로를 형성하고, 임의의 주어진 시간에 상기 하나 이상의 공유 엘리먼트들에 단지 하나의 회로가 접속되는 전력 결합기.12. The circuit of claim 11, wherein each of the circuits, when connected to the one or more shared elements, forms a complete input-regulated high output impedance power converter circuit and only one to the one or more shared elements at any given time. The power combiner of which circuit is connected. 제19항에 있어서, 상기 공유 엘리먼트들은 인덕터 및 출력 정류기인 전력 결합기.20. The power combiner of claim 19, wherein the shared elements are an inductor and an output rectifier. 제20항에 있어서, 각각의 상기 회로는 커패시터 및 스위치를 포함하는 전력 결합기.21. The power combiner of claim 20, wherein each said circuit comprises a capacitor and a switch. 제19항에 있어서, 주기적으로 상기 회로들을 통하여 순환하여 상기 회로들을 상기 공유 엘리먼트들에 접속 및 분리하고 그것에 의해 상기 전원들 각각을 처리하는 컨트롤러를 더 포함하는 전력 결합기.20. The power combiner of claim 19, further comprising a controller that periodically cycles through the circuits to connect and disconnect the circuits to the shared elements and thereby process each of the power supplies. 제21항에 있어서, 주기적으로 상기 회로들을 통하여 순환하여 상기 회로들을 상기 공유 엘리먼트들에 접속 및 분리하고 그것에 의해 상기 전원들 각각을 처리하는 컨트롤러를 더 포함하고, 임의의 주어진 시간에 단지 하나의 스위치가 닫히는 전력 결합기.22. The system of claim 21, further comprising a controller that periodically cycles through the circuits to connect and disconnect the circuits to the shared elements and thereby process each of the power supplies, with only one switch at any given time. Power coupler closed. 제23항에 있어서, 상기 회로들 각각은,
(ⅰ) 그 회로에 대하여 지정된 전원에 접속하기 위한 제1 입력 단자 및 제2 입력 단자;
(ⅱ) 상기 제1 입력 단자에 접속된 제1 단자 및 상기 제2 입력 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 커패시터; 및
(ⅲ) 상기 커패시터의 제1 단자에 접속된 제1 단자 및 제2 단자를 갖는 스위치를 포함하고,
상기 공유 엘리먼트들은,
(a) 각각의 상기 회로의 스위치의 제2 단자에 접속된 제1 단자 및 각각의 상기 회로의 커패시터의 제2 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 인덕터; 및
(b) 상기 인덕터의 제2 단자에 접속된 제1 단자 및 제2 단자를 갖는 출력 정류기를 포함하고,
하나의 출력은 상기 출력 정류기의 제2 단자에 접속된 제1 단자 및 상기 인덕터의 제1 단자에 접속된 제2 단자를 갖는 전력 결합기.
The method of claim 23, wherein each of the circuits,
(Iii) a first input terminal and a second input terminal for connecting to a power supply designated for the circuit;
(Ii) a capacitor having a first terminal connected to the first input terminal and a second terminal connected to the second input terminal; And
(Iii) a switch having a first terminal and a second terminal connected to the first terminal of the capacitor,
The shared elements,
(a) an inductor having a first terminal connected to a second terminal of a switch of each said circuit and a second terminal connected to a second terminal of a capacitor of each said circuit; And
(b) an output rectifier having a first terminal and a second terminal connected to a second terminal of the inductor,
One output having a first terminal connected to the second terminal of the output rectifier and a second terminal connected to the first terminal of the inductor.
제24항에 있어서, 각각의 상기 회로의 상기 스위치의 제2 단자, 상기 인덕터의 제1 단자 및 상기 출력의 제2 단자는 모두 접지에 접속되는 전력 결합기.25. The power combiner of claim 24, wherein the second terminal of the switch of each of the circuits, the first terminal of the inductor and the second terminal of the output are all connected to ground. 제24항에 있어서, 상기 출력 정류기는 다이오드 또는 동기식 정류기 구조인 전력 결합기.25. The power combiner of claim 24, wherein the output rectifier is a diode or synchronous rectifier structure. 제26항에 있어서, 상기 출력 단자에 접속된 제1 단자 및 접지에 접속된 제2 단자를 갖는 커패시터를 더 포함하는 전력 결합기.27. The power combiner of claim 26, further comprising a capacitor having a first terminal connected to the output terminal and a second terminal connected to ground. 제2항에 있어서, 상기 전원은 광전지(photovoltaic cell)이고 상기 이력 전압 비교기는 상기 광전지가 본질적으로 그의 최대 전력점(maximum power point)에서 동작하도록 조정된 기준 전압을 갖는 전력 변환기.3. The power converter of claim 2, wherein the power source is a photovoltaic cell and the hysteresis voltage comparator has a reference voltage adjusted such that the photovoltaic cell operates essentially at its maximum power point. 제13항에 있어서, 상기 전원들은 광전지들이고 상기 컨트롤러는 각각의 광전지가 본질적으로 그의 최대 전력점에서 동작하도록 각각의 광전지의 동작을 조정하는 전력 결합기.The power combiner of claim 13, wherein the power supplies are photovoltaic cells and the controller adjusts the operation of each photovoltaic cell such that each photovoltaic cell operates essentially at its maximum power point. 제22항에 있어서, 상기 전원들은 광전지들이고 상기 컨트롤러는 각각의 광전지가 본질적으로 그의 최대 전력점에서 동작하도록 각각의 광전지의 동작을 조정하는 전력 결합기.23. The power combiner of claim 22, wherein the power supplies are photovoltaic cells and the controller adjusts the operation of each photovoltaic cell such that each photovoltaic cell operates essentially at its maximum power point. 제23항에 있어서, 상기 컨트롤러 및 각 회로로부터의 상기 스위치는 실리콘 칩에 포함되는 전력 결합기.24. The power combiner of claim 23, wherein said controller and said switches from each circuit are included in a silicon chip.
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