内联电压馈送的电路安排及其用途、具有电路安排的设备的制造方法
【专利说明】
[0001]本发明的
技术领域
[0002]本发明涉及一种电路安排，该电路安排适用于在引导直流电的线路的区域中安排的一个电气或电子装置的内联电压馈送(Inline-Spannungsversorgung)。
[0003]内联电压馈送可以理解为:在不使用外部电位参考的情况下，该电路安排抽取(abgreift)该引导直流电的线路的电能。该电气或电子装置例如可以是一个传感器，该传感器在该引导直流电的线路的区域中检测一个物理值(例如温度)，并且该传感器尤其需要电能以便检测该物理值并将其传输给远程接收器。
[0004]—种根据本发明的电路安排尤其应适用于安排在一个光伏发电机的连接线路的区域中的一个电气或电子装置的内联电压馈送，以便例如用一个传感器检测描述该光伏发电机的运行状况的至少一个物理值并且将其传输给监测装置。
现有技术
[0005]为了在引导直流电的线路的区域中安排的一个电气或电子装置的内联电压馈送，原则上可以设想在该线路中安排一个电气部件，该电气部件具有一个电阻。由该电阻引起的电压降可以直接地或在升压后用于内联电压馈送。
[0006]由W0 2006/125664 A1已知一种保护电路装置，该保护电路装置具有独立专利权利要求1的前序部分的特征。该保护电路装置设置为用于一个太阳能模块，其中多个(一部分正常运行且同时一部分在遮阴的情况下工作的)太阳能电池串联连接。为了形成一个旁路路径，该保护电路装置可以并联连接多个太阳能电池。除了在太阳能模块中在该位置处的一个通常的旁路二极管以外，该保护电路装置还具有一个与该旁路二极管并联连接的半导体开关器，该半导体开关器的固有的续流二极管平行于该旁路二极管取向，即这两个二极管具有沿着该旁路路径的相同的导通方向和阻挡方向。当这些平行的旁路二极管在导通方向上引导电流时，该半导体开关器被调整到打开，以便减少在该旁路路径中所产生的功率损耗和相应的发热。用于为该半导体开关器提供控制电压的一个供应电路形成为用于一个能量存储器的充电电路，该充电电路使在遮阴情况下可供使用的、在该旁路二极管上的电压升压到更高的电压以便控制该半导体开关器。在遮阴情况下在该旁路路径上可供使用的供应电压不应仅能够用于控制该可控制的旁路元件，而且也用于供给另外的电路。
[0007]在由US 2011/0279937 A1已知的保护电路装置中安排有具有一个续流二极管的MOSFETo为了控制该M0SFET，该保护电路装置具有一个控制电路。该控制电路除其他之外具有由一个电阻、一个二极管和一个电容器构成的一个串联电路，该串联电路与该M0SFET并联连接。用位于该串联电路中的二极管可以实现:在该二极管的导通方向上的电流可以为该电容器充电，同时阻止了可能再次使该电容器放电的反方向上的电流。因此实现了，通过在该电容器上降低的电压提供用于对该控制电路进行电压供应的供应电压。
[0008]本发明的目的
[0009]本发明所基于的目的在于，揭示一种根据专利权利要求1的前序部分的、具有较低的功率损耗的电路安排，该电路安排可以成本低廉地被提供并且不只在特殊的边界条件下可用于在引导直流电的线路的区域中安排的一个电气或电子装置的内联电压馈送。
[0010]解决方案
[0011]本发明的目的是通过具有独立专利权利要求1的特征的一种电路安排实现的。从属权利要求2至10是针对这类电路安排的优选实施方式。专利权利要求11和12涉及根据本发明的电路安排的用途。专利权利要求13至16是针对设备，这些设备除一个根据本发明的电路安排外还具有一个电气或电子装置。
[0012]本发明的说明
[0013]在具有安排在一条线路中的一个二极管、抽取通过该二极管降低的电压的一个供应子电路和与该二极管并联连接的一个另外的二极管的根据本发明的电路安排中，该二极管和该另外的二极管的导通方向相对彼此反平行地取向。
[0014]这两个反平行取向的二极管确保，在根据本发明的电路安排上的、在引导该直流电的线路中下降的电压不依赖于通过该线路的该直流电的电流流通方向而保持为很小。这在根据本发明的电路安排中可以用于提供一种针对用于将该电路安排集成到该引导直流电的线路中的连接装置的反极性保护。但是，在任何情况下，根据本发明的电路安排的这两个二极管保护彼此不受在其各自的阻挡方向上的更大的电压损害。因此针对该电路安排可以使用如下的二极管，这些二极管仅具有小的电压耐受性，即使该引导直流电的线路引导大的电流，其方向可以暂时逆转。当该光伏发电机相对于其他并联连接的光伏发电机被遮阴时，在该光伏发电机的连接线路中例如可以出现直流电的电流流通方向的这类逆转，即所谓的回流情况。
[0015]通过这些二极管的反平行的安排，抽取在这两个二极管上降低的电压的供应子电路也被保护免受更大的电压。因此，该供应子电路同样可以相对价格低廉地形成。在根据本发明的电路安排中一直设置有该供应子电路，并且该供应子电路具有向一个其他的电气或电子装置供应电压的任务。
[0016]这两个反平行的二极管的所描述的作用通过在该引导直流电的线路中的这两个二极管的直接的并联电路实现。在此，这两个反平行的二极管中没有一个应在其并联电路中与如下部件串联连接，该部件通过这两个二极管的导通电阻极大妨碍了该直流电的流通。由此可以确保，抽取该电压降的供应电路受保护免于更大的电压并且由此使其部件免于损坏。在使用用于该供应电路的尽可能价格低廉的部件时，当在正常运行的、在二极管上降低的电压总共不超过5V的值时，就可以排除对根据本发明的部件的损坏。由此尤其排除一个电容器或一个另外的(作为与这两个反平行的二极管之一串联连接的电气元件)具有相反的导通方向的二极管，而原则上不排除例如为了电流抽取而使用的一个分流电阻。
[0017]另一方面，抽取在这些反平行的二极管上降低的电压的供应子电路需要该降低的电压的一个最小值。如果在启动该供应子电路时不存在至少针对限定的持续时间的最小值，则每当该供应子电路实施为具有价格低廉地可供使用的元件时并不确保，该供应子电路无误差地起动。在可以使用具有合适的导通电压的二极管的情况下，通过刚好两个二极管分别与在引导直流电的线路中的一个pn结的并联电路，已经保持了在这些反平行的二极管上降低的电压的最小值。然而如果不能获得或仅能用高成本获得具有期望的导通电压的的二极管，则因此这两个反平行安排的二极管的一个或两个原则上也可以分别由一个串联电路构成，该串联电路具有导通方向相同的两个或多个子二极管以及分别地一个pn过渡部。由此在该分别在导通方向上取向的二极管上降低的电压提升到这些子二极管的导通电压之和。由此可能实现的是，价格低廉并且尽管如此仍足够准确地调节该所需的电压降。此外可能实现的是，在子二极管的一个或两个串联电路中通过一个另外的电气部件代替一个子二极管，和该相应的、在导通方向中运行的子二极管相同，