专利名称：用于使用单一光伏元件的电子电路的光功率的制作方法
技术领域：
本申请涉及提供光功率的领域，尤其涉及向电子元件提供光功率 的领域。
背景技术：
光功率用光线使远处的隔离电路运行，不需要金属导线提供电功 率。众所周知，响应于光线照射光电二极管，使用多个串联连接的光 电二极管组成的传统光伏功率转换器向电路提供光功率。例如，加利
福尼亚州米尔皮塔斯城的JDSU公司制造的可以向电子电路供电的光 伏功率转换器。因为单一的硅光电二极管不能产生足够大的电压(约 0.7伏)为电路供电，所以可以使用串联的光电二极管。传统的转换 器是价格昂贵的部件，并且只有很少的地方制造。
光功率的示例应用是向燃料箱中的传感器提供功率，其优点在于 通过消除金属导线的使用可以降低燃料箱爆炸的隐患，同时仍然向监 控燃料箱状况如压力的传感器供电。在另一示例中，其通过消除金属 导线的使用有助于减轻重量。但是，如上所述，由于为了向燃料箱中 的传感器或其他电路提供足够的电压，需要提供具有多个光电二极管 的传统转换器，所以使用光功率导致成本提高。
因此，需要提供一种系统，其具有光功率的优点，同时性价比高。
发明内容
根据在此所述的系统，光功率系统包括响应光线照射提供第一电 压的单一光伏元件。电压升压器连接到光伏元件，接收来自光伏元件 的第一电压，并产生大于第一电压的第二电压。光伏元件可以是包括 光纤连接的发光二极管。电压升压器可以是电荷泵型DC/DC升压转换 器和/或电感型DC/DC升压转换器。电感型DC/DC升压转换器在第一电压切断之后可以再运行一段时间。第一电压可以小于3伏，第二电 压大于3伏。电压升压器可以包括数字输出，其指示照射在光伏元件 上的光的状态。
进一步根据在此所述的系统，传感器系统包括响应光线照射提供 第一电压的单一光伏元件。电压升压器连接到光伏元件，其接收来自 光伏元件的第一电压，并提供大于第一电压的第二电压。电路可以连 接到电压升压器，其接收第二电压，其中第二电压足以向所述电路供 电。
光伏元件可以是发光二极管。所述电路可以是传感器，如燃料箱 压力传感器。所述电路可以包括通信系统，通信系统可以识别光调制 信号。光伏元件、电压升压器和所述电路都可以安放在外壳中。光线 可以通过光纤连接提供给光伏元件。电压升压器可以是电荷泵型
DC/DC升压转换器禾卩/或电感型DC/DC升压转换器。电感型DC/DC升 压转换器可以在第一电压切断之后运行一段时间。第一电压可以小于 3伏，第二电压大于3伏，其中所述电路要求提供至少约3伏的电压。
进一步根据在此所述的系统，以光学方式向电路供电的方法包括 固定单一光伏元件以接受光线照射，其中光伏元件响应光线的照射提 供第一电压。电压升压器可以连接到光伏元件，其中电压升压器接收 第一电压并提供大于第一电压的第二电压。电路可以连接到电压升压 器，其中电路由第二电压供电。光伏元件可以是发光二极管。电路可 以是燃料箱传感器。调制照射光线以与电路通信。
参考附图描述系统实施例，其中 图l是根据在此所述系统实施例的光功率系统的原理图。 图2是根据在此所述另一系统实施例的光功率系统的原理图。 图3是根据在此所述系统实施例的传感器系统的示意图，其包括 光功率系统和传感器和/或其他电路。
具体实施方式
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参考附图，附图包括本说明书的一部分并表示所述系统的示例性 实施例。应当理解，在一些情况下，系统的各方面是原理性地表示或 者经过夸大或改动，从而便于理解本系统。
在所述系统的实施例中，发光二极管(LED)和DC/DC电压升压 器可以用于光功率系统，替代传统的电压转换器。LED和DC/DC电压 升压器元件是一般可以获得的成品元件。LED通常可以用于发光，但 是当暴露在亮光中时也可以用于产生电功率，类似于光电二极管但是 其能产生更高的电压(例如，稍大于l伏)。已知电路能响应光线照 射利用LED的光伏电压，如光传感器，其可以用于与在此所述的系统 连接。来自LED的电压虽然仍不足以向大部分电路供电，但足够用于 使DC/DC电压升压器运行，例如DC/DC电压升压器通常用于提高单体 太阳能电池的电压。
图1是根据在此所述系统实施例的光功率系统100的原理图。所示 LED 100连接到DC/DC电压升压器120。响应于亮光照射LED， LED110向电压升压器120的V^端提供电压。例如，LED可以向V^端 提供稍大于l伏的电压。在实施例中，LED可以从加利福尼亚州圣克 拉拉的安捷伦技术公司出品的HFBR-14xx系列中选择，如包括光纤连 接的HFBR-1414型元件。电压升压器120在V^端接收来自LED的输入 电压，并在VouT端提供增大的电压。例如，电压升压器120可以提供 3.3伏的输出电压，该电压足以向电路供电。例如，来自升压器120的 输出电压足以向传感器供电，如燃料箱中的压力传感器。还可以用其 他类型的传感器替换压力传感器，如电容传感器、温度传感器、超声 传感器和电阻传感器，其可以用于测量燃料的高度、体积、密度、流 量、污染等。
在实施例中，电压升压器120可以是从加利福尼亚州米尔皮塔斯 的Linear Technology公司购得的稳压电荷泵DC/DC升压转换器，例 如LTC1502-3.3型元件。电压升压器120适当运行需要外部电容，如五个外部电容122a-122e，其連接到V!n、 Vout、 Cl + 、 C厂、C3十、C3一 和C2端，如图1所示。在不同实施例中，电容的范围在lpF-10)iF。
图2是根据在此所述另一系统实施例的光功率系统200的原理图。 所示LED 210连接到DC/DC电压升压器220。响应于亮光照射LED， LED 210向电压升压器220的V!n提供电压，LED 210可以类似于在此 讨论的LED 110。例如，LED可以向Vm端提供稍大于l伏的电压。电 压升压器220可以是电感型电压升压器，其比图1所示的电荷泵DC/DC 电压升压器效率高。电压升压器220在Vw端接收输入电压，并在Vout 端提供输出电压，输出电压足以向如传感器的电路供电。在实施例中， 电压升压器220是微功率同步升压DC/DC转换器，其可以从加利福尼 亚州米尔皮塔斯的Linear Technology公司获得，如输出3伏电压的 LTC3525L-3型元件。电压升压器220可以包括用于使其适当运行的外 部元件，包括电容222a、 222b和电感222c，如图2所示。如图所示， 电感222c跨接在V^端与开关(SW)输入端之间。电压升压器220还 可以包括关闭控制(SHDN)端，其可以用于打开或关断电压升压器 220。
在实施例中，电压升压器220包括延迟启动部件，其允许在电压 升压器开通之前增大输入能量。由于电感型升压器需要较大的启动电 流，启动中可能出现延迟。此外，亮光可短时间关闭，而不中断电压 升压器220的功率输出。亮光调制可以用于与被供电的传感器或其他 电路通信，如在此的进一步讨论所述。电压升压器220可以包括指示 亮光状态的数字输出。
图3是根据在此所述系统实施例的传感器系统300的示意图，其包 括光功率系统305和传感器330和/或其他电路。光功率系统305可以包 括运行与在此所述元件110、 210、 120、 220类似的LED310和电压升 压器320。光功率系统305可以连接到传感器330，光功率系统305和传 感器330可以安放在外壳302中。传感器系统300的外壳302可以提供允 许LED310接收亮光的光学通路304。用于光线通信链路的连接可以与 LED 310集成。调制亮光可以用于与传感器330通信。因此，传感器330可以包括识别光调制信号的通信系统。其他通信系统也可以用于 与在此所述系统连接，这些系统包括例如无线通信，其中传感器330 接收无线发送的信号和/或无线发送包含传感器数据的信号。
其他元件也可以用于在此所述的系统，包括其他类型的LED和/ 或非LED的光伏元件，这些元件能产生足以运行DC/DC转换器禾口/或 其他类型的电压升压器元件的电压。例如，可以使用镓砷光电二极管。
考虑在此公开的说明书和实施例，本发明的其他实施例对本领域 的技术人员显而易见。说明书和实例应当仅视为示例性的，本发明的 真实范围和精神如权利要求所述。
权利要求
1、光功率系统，包括响应光线照射提供第一电压的单一光伏元件；连接到光伏元件的电压升压器，该电压升压器接收来自光伏元件的第一电压并产生大于第一电压的第二电压。
2、 根据权利要求l所述的光功率系统，其中光伏元件是发光二极管。
3、 根据权利要求2所述的光功率系统，其中发光二极管包括光纤 连接。
4、 根据权利要求l所述的光功率系统，其中电压升压器是电荷泵 型DC/DC升压转换器。
5、 根据权利要求l所述的光功率系统，其中电压升压器是电感型 DC/DC升压转换器。
6、 根据权利要求5所述的光功率系统，其中电感型DC/DC升压转 换器在第一电压切断之后运行一段时间。
7、 根据权利要求l所述的光功率系统，其中第一电压小于3伏， 第二电压大于3伏。
8、 根据权利要求l所述的光功率系统，其中电压升压器包括数字 输出，该数字输出指示照射在光伏元件上的光的状态。
9、 传感器系统，包括响应光线照射提供第一电压的单一光伏元件；连接到光伏元件的电压升压器，该电压升压器接收来自光伏元件 的第一电压并提供大于第一电压的第二电压；连接到电压升压器的电路，该电路接收第二电压，其中第二电压 足以向所述电路供电。
10、 根据权利要求9所述的传感器系统，其中光伏元件是发光二 极管。
11、 根据权利要求9所述的传感器系统，其中所述电路是传感器。
12、 根据权利要求ll所述的传感器系统，其中所述传感器是燃料 箱压力传感器。
13、 根据权利要求9所述的传感器系统，其中所述电路包括通信系统。
14、 根据权利要求13所述的传感器系统，其中通信系统识别光调 制通信信号。
15、 根据权利要求9所述的传感器系统，进一步包括外壳，其中光伏元件、电压升压器和所述电路均安放在该外壳中。
16、 根据权利要求9所述的传感器系统，其中光线通过光纤连接 提供给光伏元件。
17、 根据权利要求9所述的传感器系统，其中电压升压器是电荷 泵型DC/DC升压转换器。
18、 根据权利要求9所述的传感器系统，其中电压升压器是电感 型DC/DC升压转换器。
19、 根据权利要求18所述的传感器系统，其中电感型DC/DC升压 转换器在第一电压切断之后运行一段时间。
20、 根据权利要求9所述的传感器系统，其中第一电压小于3伏， 第二电压大于3伏，其中所述电路要求提供至少约3伏的电压。
21、 根据权利要求9所述的传感器系统，其中电压升压器包括数 字输出，该数字输出指示照射在光伏元件上的光的状态。
22、 以光学方式向电路供电的方法，包括 固定单一光伏元件以接受光线照射，其中光伏元件响应光线的照射提供第一电压；将电压升压器连接到光伏元件，其中电压升压器接收第一电压并 提供大于第一电压的第二电压；将电路连接到电压升压器，其中所述电路由第二电压供电。
23、 根据权利要求22所述的方法，其中光伏元件是发光二极管。
24、 根据权利要求22所述的方法，其中所述电路是燃料箱传感器。
25、 根据权利要求22所述的方法，进一步包括 调制照射光线以与所述电路通信。
全文摘要
本发明公开的光功率系统，包括响应光线照射提供第一电压的单一光伏元件。电压升压器接收来自光伏元件的第一电压，并提供大于第一电压的第二电压。光功率用光线使远处的隔离电路运行，不需要金属导线提供电功率。光功率系统可以与由电压升压器提供的第二电压供电的传感器集成。光伏元件可以是便宜的发光二极管。
文档编号H02M3/00GK101483382SQ20081018656
公开日2009年7月15日 申请日期2008年12月25日 优先权日2007年12月26日
发明者布鲁斯·罗伯特·克兰 申请人:西蒙斯精密产品公司