RU201461U1 - OPTICAL RADIATION ELECTRIC SUPPLY DEVICE - Google Patents

OPTICAL RADIATION ELECTRIC SUPPLY DEVICE Download PDF

Info

Publication number
RU201461U1
RU201461U1 RU2020127314U RU2020127314U RU201461U1 RU 201461 U1 RU201461 U1 RU 201461U1 RU 2020127314 U RU2020127314 U RU 2020127314U RU 2020127314 U RU2020127314 U RU 2020127314U RU 201461 U1 RU201461 U1 RU 201461U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
input
output
radiation
photovoltaic converter
Prior art date
Application number
RU2020127314U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Алексеевич Соколовский
Владимир Викторович Моисеев
Петр Николаевич Курович
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Производственный Центр Профотек",
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 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Производственный Центр Профотек", filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Производственный Центр Профотек",
Priority to RU2020127314U priority Critical patent/RU201461U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU201461U1 publication Critical patent/RU201461U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30Electrical components
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к генерации электрической мощности за счет фотовольтаического преобразования лазерного излучения и может найти применение в системах питания электронных устройств, работающих под высоким потенциалом или в условиях мощных электромагнитных помех. Устройство электрического питания оптическим излучением содержит источник излучения, подключенный к выходу схемы регулирования тока, канал передачи излучения от источника к фотовольтаическому преобразователю и измеритель напряжения, вход которого подключен к выходу фотовольтаического преобразователя, а выход этого измерителя с помощью канала передачи информации об измеренном напряжении подключен ко входу схемы регулирования тока оптического излучателя, причем измеритель напряжения выполнен в виде супервизора, в котором входным резистивным делителем установлен порог срабатывания, равный напряжению точки максимальной мощности фотовольтаического преобразователя. Технический результат заключается в повышении КПД устройства электропитания оптическим излучением. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.The utility model relates to the field of electrical engineering, in particular, to the generation of electrical power due to photovoltaic conversion of laser radiation and can be used in power systems for electronic devices operating at high potential or in conditions of powerful electromagnetic interference. The device for electrical power supply with optical radiation contains a radiation source connected to the output of the current control circuit, a radiation transmission channel from the source to a photovoltaic converter and a voltage meter, the input of which is connected to the output of the photovoltaic converter, and the output of this meter is connected to to the input of the current control circuit of the optical emitter, and the voltage meter is made in the form of a supervisor, in which the input resistive divider is set to an operation threshold equal to the voltage of the maximum power point of the photovoltaic converter. The technical result consists in increasing the efficiency of the power supply device by optical radiation. 2 wp f-ly, 3 dwg

Description

Область техники, к которой относится полезная модельThe technical field to which the utility model belongs

Полезная модель относится к генерации электрической мощности за счет фотовольтаического преобразования лазерного излучения и может найти применение в системах питания электронных устройств, работающих под высоким потенциалом или в условиях мощных электромагнитных помех.The utility model relates to the generation of electrical power due to the photovoltaic conversion of laser radiation and can be used in power systems for electronic devices operating at high potential or in conditions of powerful electromagnetic interference.

Уровень техникиState of the art

Известна «Оптическая система электропитания для электронных схем с использованием одного фотогальванического элемента» (патент RU 2431915 С2, 20.10.2011, бюл. № 29). Эта оптическая система электропитания, содержит одиночный фотогальванический элемент, который выдает первое напряжение при падении на него света и повышающий преобразователь напряжения, выходное напряжение которого имеет требуемую величину для питания потребителя. Повышающий преобразователь напряжения может быть выполнен как на переключаемых конденсаторах, так и индуктивного типа. Недостаток этого технического решения состоит в низкой эффективности системы питания, которая связана с необходимостью подавать на вход фотогальванического элемента избыточную оптическую мощность, чтобы обеспечить работоспособность устройства при всех условиях эксплуатации. Индуктивные преобразователи напряжения в момент запуска потребляют от фотовольтаического преобразователя значительный ток (до 1А), что принципиально требует повышенной оптической мощности при запуске системы питания. После запуска преобразователя в таком режиме и сохранении мощности излучения рабочий КПД системы питания не превышает 10-20%.Known "Optical power supply system for electronic circuits using one photovoltaic cell" (patent RU 2431915 C2, 20.10.2011, bull. No. 29). This optical power supply system contains a single photovoltaic cell that generates a first voltage when light is incident on it and a step-up voltage converter, the output voltage of which has the required value to power the consumer. The step-up voltage converter can be made both on switched capacitors and inductive type. The disadvantage of this technical solution lies in the low efficiency of the power supply system, which is associated with the need to supply excess optical power to the input of the photovoltaic cell in order to ensure the operability of the device under all operating conditions. Inductive voltage converters at the time of start-up consume a significant current from the photovoltaic converter (up to 1A), which fundamentally requires increased optical power when starting the power system. After starting the converter in this mode and maintaining the radiation power, the operating efficiency of the power supply system does not exceed 10-20%.

Известна также система оптического питания («Power over optical fiber system», US 2009016715 A1, 15.01.2009), которая наряду со стандартной конфигурацией (лазер, оптическое волокно, фотовольтаический преобразователь) имеет микропроцессорный модуль контроля системы питания, запитанный по отдельному каналу оптического питания и волоконный канал обратной связи, по которому на передающий модуль поступает информация о состоянии системы питания удаленного модуля. По сигналу обратной связи включается, при необходимости, дополнительный (основной) канал оптического питания. Недостаток этого технического решения также состоит в низкой эффективности системы питания обусловленной наличием дополнительного канала питания микропроцессорного модуля и фиксированным уровнем мощности питающего лазера.Also known is an optical power system ("Power over optical fiber system", US 2009016715 A1, 01/15/2009), which along with the standard configuration (laser, optical fiber, photovoltaic converter) has a microprocessor module for monitoring the power supply system, powered by a separate optical power channel and a fiber feedback channel through which the transmitter module receives information about the state of the power supply system of the remote module. The feedback signal turns on, if necessary, an additional (main) optical power channel. The disadvantage of this technical solution also consists in the low efficiency of the power supply system due to the presence of an additional power channel of the microprocessor module and a fixed power level of the supply laser.

Наиболее близкой, и принятой за прототип, является оптическая система электропитания электронных устройств (патент RU 2615017, 03.04.2017, бюл. № 10). Эта оптическая система электропитания электронных устройств содержит регулируемый источник тока питающего лазера, оптический тракт, (например, волоконно-оптический) передачи излучения от лазера до фотовольтаического элемента, выход которого подключен ко входу повышающего преобразователя напряжения, питаемое электронное устройство, измеритель напряжения, вход которого подключен к выходу фотовольтаического элемента или к выходу повышающего преобразователя напряжения, а выход измерителя напряжения подключен ко входу волоконно-оптической системы передачи информации (ВОСПИ), выход которой подключен к управляющему входу регулируемого источника тока питания лазера. Эта система обеспечивает регулировку мощности питающего лазера в зависимости от нагрузки системы питания, и окружающих условий, влияющих на выходное напряжение фотовольтаического преобразователя и поддерживает его на заранее предустановленном уровне. Недостаток этого устройства состоит в том, что измерение выходного напряжения осуществляется АЦП или преобразователем напряжение-частота, что требует применения сложной системы кодирования выходного сигнала для его передачи по оптическому каналу связи, а также введения в схему измерителя напряжения дополнительных узлов (источник опорного напряжения, кодировщик выходного сигнала, генератор тактовых импульсов, счетчик выходных импульсов и т.д.) которые увеличивают энергопотребление канала обратной связи и снижают КПД всей системы питания. Кроме этого, заранее предустановленное напряжение не гарантирует нахождение фотовольтаического преобразователя в точке максимальной мощности при изменении параметров нагрузки и температуры.The closest, and accepted as a prototype, is an optical power supply system for electronic devices (patent RU 2615017, 03.04.2017, bull. No. 10). This optical power supply system for electronic devices contains an adjustable current source of the supplying laser, an optical path (for example, fiber optic) for transmitting radiation from the laser to a photovoltaic cell, the output of which is connected to the input of a boost voltage converter, a powered electronic device, a voltage meter, the input of which is connected to the output of the photovoltaic cell or to the output of the step-up voltage converter, and the output of the voltage meter is connected to the input of the fiber-optic information transmission system (FOTS), the output of which is connected to the control input of the adjustable laser power supply current. This system adjusts the power of the supply laser depending on the load of the power supply system, and the environmental conditions that affect the output voltage of the photovoltaic converter and maintains it at a preset level. The disadvantage of this device is that the measurement of the output voltage is carried out by an ADC or a voltage-to-frequency converter, which requires the use of a complex system for coding the output signal for its transmission via an optical communication channel, as well as the introduction of additional nodes into the voltage meter circuit (reference voltage source, encoder output signal, clock pulse generator, output pulse counter, etc.) which increase the power consumption of the feedback channel and reduce the efficiency of the entire power system. In addition, the preset voltage does not guarantee that the photovoltaic converter is at the maximum power point when the load and temperature parameters change.

Раскрытие сущности полезной моделиDisclosure of the essence of the utility model

Технический результат заключается в повышении КПД устройства электропитания оптическим излучением.The technical result consists in increasing the efficiency of the power supply device by optical radiation.

Технический результат достигается за счет того, что устройство электрического питания оптическим излучением содержит источник излучения, подключенный к выходу схемы регулирования тока, канал передачи излучения от источника к фотовольтаическому преобразователю и измеритель напряжения, вход которого подключен к выходу фотовольтаического преобразователя, а выход этого измерителя, с помощью канала передачи информации об измеренном напряжении, подключен ко входу схемы регулирования тока оптического излучателя, причем измеритель напряжения выполнен в виде супервизора, в котором входным резистивным делителем установлен порог срабатывания равный напряжению точки максимальной мощности фотовольтаического преобразователя. The technical result is achieved due to the fact that the device for electrical power supply with optical radiation contains a radiation source connected to the output of the current control circuit, a radiation transmission channel from the source to the photovoltaic converter and a voltage meter, the input of which is connected to the output of the photovoltaic converter, and the output of this meter, with using a channel for transmitting information about the measured voltage, it is connected to the input of the current control circuit of the optical emitter, and the voltage meter is made in the form of a supervisor, in which the input resistive divider is set to the response threshold equal to the voltage of the maximum power point of the photovoltaic converter.

Заявленное устройство может иметь дополнительные отличительные признаки, касающиеся особенностей выполнения входящих в его состав элементов, а именно:The claimed device may have additional distinctive features regarding the features of the implementation of its constituent elements, namely:

- входной резистивный делитель имеет резистор нижнего плеча, который выполнен составным и включает последовательно соединенные терморезистор Rt с положительным температурным коэффициентом и термостабильный резистор (R*2), причем резисторы делителя выбираются из соотношений:- the input resistive divider has a lower arm resistor, which is made composite and includes a series-connected thermistor R t with a positive temperature coefficient and a thermostable resistor (R * 2), and the divider resistors are selected from the ratios:

R1= (Rt(T2)- Rt(T1))

Figure 00000001
R1 = (R t (T2) - R t (T1))
Figure 00000001

R*2 = (Rt(T1)- Rt(T2))

Figure 00000002
R * 2 = (R t (T1) - R t (T2))
Figure 00000002

где: R1- резистор верхнего плеча, R*2 – термостабильный резистор нижнего плеча, U(T) напряжение точки максимальной мощности при температуре Т; Rt(T) сопротивление терморезистора при температуре Т,

Figure 00000003
опорное напряжение супервизора.where: R1 is the upper arm resistor, R * 2 is the thermostable resistor of the lower arm, U (T) is the voltage of the maximum power point at temperature T; R t (T) resistance of the thermistor at temperature T,
Figure 00000003
supervisor reference voltage.

- терморезистор имеет тепловую связь с корпусом фотовольтаического преобразователя.- the thermistor has a thermal connection with the photovoltaic converter housing.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

Фиг.1 - блок-схема заявленного устройства питания;Figure 1 is a block diagram of the claimed power supply device;

Фиг.2 - схема подключения супервизора;Figure 2 is a supervisor connection diagram;

Фиг.3 - зависимость от температуры напряжения максимальной мощности для однопереходного фотовольтаического преобразователя на AlGaAs (красные квадраты) и порога срабатывания супервизора МАХ6838 (синие треугольники).Figure 3 - temperature dependence of the maximum power voltage for a single-junction photovoltaic converter on AlGaAs (red squares) and the threshold of the MAX6838 supervisor (blue triangles).

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

Сущность заявленного технического решения поясняется фиг. 1-3.The essence of the claimed technical solution is illustrated in FIG. 1-3.

На фиг.1 приведена блок-схема заявленного устройства питания.Figure 1 shows a block diagram of the claimed power supply device.

Устройство электрического питания электронных устройств оптическим излучением содержит микропроцессорный модуль 1 связанный с управляемым источником тока 2 для питания лазера 3. Микропроцессорный модуль 1 и источник тока 2 конструктивно могут представлять собой одну микросхему, например, iC-HTР. Излучение лазера 3 через световод 4 поступает на вход фотовольтаического преобразователя 5 (ФВП), где преобразуется в электрическое напряжение. Выход этого преобразователя подключен ко входу повышающего преобразователя 6, а также ко входу супервизора 7. Выход супервизора подключен ко входу оптического передатчика 8, выполненного, например, на светодиоде HFBR1414. Оптические импульсы, соответствующие достижению напряжения максимальной мощности, через световод 9 поступают на вход фотоприемника (например, AFBR-2418), подключенному ко входу микропроцессорного модуля 1, где используются в системе регулировки тока лазера 3.The device for electrical power supply of electronic devices with optical radiation contains a microprocessor module 1 connected to a controlled current source 2 to power a laser 3. Microprocessor module 1 and a current source 2 can be structurally a single microcircuit, for example, iC-HTP. The radiation of the laser 3 through the fiber 4 enters the input of the photovoltaic converter 5 (PVT), where it is converted into an electric voltage. The output of this converter is connected to the input of the boost converter 6, as well as to the input of the supervisor 7. The output of the supervisor is connected to the input of the optical transmitter 8, made, for example, on the LED HFBR1414. Optical pulses corresponding to the attainment of the maximum power voltage are fed through the fiber 9 to the input of the photodetector (for example, AFBR-2418) connected to the input of the microprocessor module 1, where they are used in the laser current control system 3.

На фиг.2 приведена схема подключения супервизора (например, МАХ6838) к выходу фотовольтаического преобразователя. На входе супервизора устанавливается входной резистивный делитель, коэффициент деления которого выбирают из условия R=R2(Uтмм/Uref -1). В этих формулах Uтмм напряжение, соответствующее точке максимальной мощности фотовольтаического преобразователя, которое предварительно измерено или взято из паспорта преобразователя. Uref – опорное напряжение супервизора, которое, например, для супервизора типа (МАХ6838) составляет 444мВ. Один из резисторов делителя, например, R2, может быть выполнен составным в виде последовательно соединенных термостабильного резистора R*2 и терморезистора с положительным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) и линейным законом изменения сопротивления от температуры, например, ТМР61-64. В этом случае, величины резисторов делителя рассчитываются по формулам:Figure 2 shows a diagram of connecting a supervisor (for example, MAX6838) to the output of the photovoltaic converter. At the input of the supervisor, an input resistive divider is installed, the division factor of which is selected from the condition R 1B = R 2 (U tmm / U ref -1). In these formulas U tmm the voltage corresponding to the point of maximum power of the photovoltaic converter, which is previously measured or taken from the converter passport. U ref is the reference voltage of the supervisor, which, for example, for a supervisor of the type (MAX6838) is 444mV. One of the divider resistors, for example, R 2 , can be made as a composite in the form of a series-connected thermostable resistor R * 2 and a thermistor with a positive temperature coefficient of resistance (TCR) and a linear law of resistance versus temperature, for example, TMP61-64. In this case, the values of the divider resistors are calculated using the formulas:

R1= (Rt(T2)- Rt(T1))

Figure 00000001
R1 = (R t (T2) - R t (T1))
Figure 00000001

R*2 = (Rt(T1)- Rt(T2))

Figure 00000002
R * 2 = (R t (T1) - R t (T2))
Figure 00000002

где: R1- резистор верхнего плеча, R*2 – термостабильный резистор нижнего плеча, U(T) напряжение точки максимальной мощности при температуре Т; Rt(T) сопротивление терморезистора при температуре Т,

Figure 00000003
опорное напряжение супервизора.where: R1 is the upper arm resistor, R * 2 is the thermostable resistor of the lower arm, U (T) is the voltage of the maximum power point at temperature T; R t (T) resistance of the thermistor at temperature T,
Figure 00000003
supervisor reference voltage.

На фиг.3 представлена зависимость от температуры напряжения максимальной мощности для однопереходного фотовольтаического преобразователя на AlGaAs (красные квадраты) и порога срабатывания супервизора МАХ6838 (синие треугольники), входной делитель которого рассчитан по приведенным выше формулам. В качестве терморезистора применен элемент ТМР61. Из этих зависимостей видно, что выбор параметров делителя по приведенным формулам позволяет обеспечить практически точное срабатывание супервизора при напряжении максимальной мощности в широком диапазоне температур. Figure 3 shows the temperature dependence of the maximum power voltage for a single-junction photovoltaic converter based on AlGaAs (red squares) and the threshold of the MAX6838 supervisor (blue triangles), the input divider of which is calculated using the above formulas. The TMP61 element is used as a thermistor. It can be seen from these dependencies that the choice of the divider parameters according to the formulas given makes it possible to ensure practically accurate operation of the supervisor at the maximum power voltage in a wide temperature range.

Этот вывод применим и к другим типам фотовольтаических преобразователей. Основные производители ФВП указывают напряжение Uтмм в справочных данных на свои преобразователи. Так, например, для преобразователей AFBR, в зависимости от модификации, напряжение в точке максимальной мощности (ТММ) составляет 6,4-6,5В и 4,2-4,3 В, а для преобразователей MhGoPower YCH-L200 работающих с пассивным теплоотводом – 7,1+/-0,1 В, при изменении оптической мощности от 250 до 1000 мВт. Т.е. напряжение максимальной мощности слабо зависит от величины электрической нагрузки и мощности оптического излучения, но зависит от температуры, которую надо учитывать для соответствующей коррекции напряжения. This conclusion applies to other types of photovoltaic converters as well. The main manufacturers of FVP indicate the voltage U tmm in the reference data for their converters. So, for example, for AFBR converters, depending on the modification, the voltage at the maximum power point (TMM) is 6.4-6.5V and 4.2-4.3V, and for MhGoPower YCH-L200 converters working with a passive heat sink - 7.1 +/- 0.1 V, when changing the optical power from 250 to 1000 mW. Those. the maximum power voltage is weakly dependent on the magnitude of the electrical load and the power of optical radiation, but depends on the temperature, which must be taken into account for appropriate voltage correction.

Предложенное устройство питания оптическим излучением работает следующим образом. В начальный момент (при включении) микропроцессорный модуль 1 формирует управляющий сигнал для источника тока 2, так, чтобы мощность излучения была достаточной для запуска преобразователя 6, к выходу которого подключена нагрузка. Через несколько секунд (зависит от величины емкости, подключенной к ФВП) модуль 1 начинает линейно, с крутизной, например, 10 мА/сек снижать управляющий ток лазера 3, вследствие чего начинает уменьшаться напряжение фотовольтаического преобразователя 5. При достижении напряжения максимальной мощности на преобразователе 5 срабатывает супервизор 7, который формирует импульс длительностью 70 мкс. Этот импульс поступает на вход оптического передатчика 8 и по оптическому каналу 9 обратной связи передается на микропроцессорный модуль 1. Значение тока накачки лазера в момент прихода информационного импульса запоминается и поддерживается в течение некоторого времени, за которое не изменится температурный режим ФВП (например, 1 мин). По истечении этого времени ток накачки увеличивается на 3-5% и снова начинает плавное снижение для определения нового значения точки максимальной мощности. Поскольку часть оптической мощности, поступающей на ФВП не преобразуется в электрическую мощность, а разогревает сам преобразователь, его температура может отличаться от температуры окружающей среды и тепловой контакт терморезистора с корпусом ФВП позволяет обеспечивать более точное определение точки максимальной мощности. The proposed optical power supply device operates as follows. At the initial moment (when turned on), the microprocessor module 1 generates a control signal for the current source 2, so that the radiation power is sufficient to start the converter 6, to the output of which the load is connected. After a few seconds (depending on the value of the capacitance connected to the PVP), module 1 begins to linearly reduce the control current of laser 3 with a steepness of, for example, 10 mA / s, as a result of which the voltage of the photovoltaic converter 5 begins to decrease. When the maximum power voltage at the converter 5 supervisor 7 is triggered, which forms a pulse with a duration of 70 μs. This pulse is fed to the input of the optical transmitter 8 and is transmitted through the optical feedback channel 9 to the microprocessor module 1. The value of the laser pumping current at the time of the arrival of the information pulse is stored and maintained for some time, during which the temperature regime of the FPP does not change (for example, 1 min ). After this time has elapsed, the pump current increases by 3-5% and starts a smooth decrease again to determine a new value for the maximum power point. Since a part of the optical power supplied to the FVP is not converted into electrical power, but heats the converter itself, its temperature may differ from the ambient temperature and the thermal contact of the thermistor with the FVP case allows for a more accurate determination of the maximum power point.

Скважность передаваемых импульсов превышает 105, что при импульсном токе через оптический передатчик 50 мА соответствует среднему потребляемому току менее 5 мкА и электрической мощности менее 20 мкВт. Учитывая, что супервизор и его входной делитель потребляют менее 30 мкА при напряжении питания около 1 В, суммарная потребляемая мощность каналом обратной связи не превысит 50 мкВт.The duty cycle of the transmitted pulses exceeds 10 5 , which at a pulse current through the optical transmitter of 50 mA corresponds to an average current consumption of less than 5 μA and an electric power of less than 20 μW. Considering that the supervisor and its input divider consume less than 30 μA at a supply voltage of about 1 V, the total power consumption of the feedback channel will not exceed 50 μW.

Пример реализации предложенного устройства. В качестве супервизора применяется МАХ6838 с задаваемым внешним делителем порогом срабатывания. Потребляемый ток 7,5 мкА, напряжение питания 0,55-3,6 В, длительность выходного импульса 70 мкс. Терморезистор, применяемый в делителе - TMP61, номинальное сопротивление которого при комнатной температуре составляет 10 кОм. Сопротивление этого резистора изменяется от 6473 Ом при -40 град. Ц, до 12180 Ом при +60 град. Ц. Расчет по приведенным выше формулам дает значения резисторов входного делителя: R1=35499 Ом, R*2=14916 Ом. Зависимость от температуры порога срабатывания супервизора приведена на фиг.3.An example of the implementation of the proposed device. As a supervisor, the MAX6838 is used with an external divider threshold. The consumed current is 7.5 μA, the supply voltage is 0.55-3.6 V, the duration of the output pulse is 70 μs. The thermistor used in the divider is TMP61, the nominal resistance of which at room temperature is 10 kOhm. The resistance of this resistor varies from 6473 ohms at -40 deg. C, up to 12180 Ohm at +60 deg. Ts. Calculation according to the above formulas gives the values of the input divider resistors: R1 = 35499 Ohm, R * 2 = 14916 Ohm. The temperature dependence of the supervisor triggering threshold is shown in Fig. 3.

Для температурной коррекции напряжения ТММ в верхнее плечо входного делителя супервизора может также устанавливаться соответствующий NTC термистор, закон изменения сопротивления от температуры которого определяется формулой 1/T=1/To+(1/β)·ln(R/Ro) (для резисторов 135 серии Honeywell Бета=3974), однако его применение из-за сильно нелинейной зависимости R(T) возможно только в узком диапазоне температур.For temperature correction of the TMM voltage, a corresponding NTC thermistor can also be installed in the upper arm of the input divider of the supervisor, the law of change in resistance from temperature of which is determined by the formula 1 / T = 1 / To + (1 / β) ln (R / Ro) (for 135 series resistors Honeywell Beta = 3974), however, due to the highly nonlinear dependence R (T), its application is possible only in a narrow temperature range.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет:Thus, the proposed technical solution allows:

-mобеспечить практически точное отслеживание точки максимальной мощности фотовольтаического преобразователя и обеспечить работу системы питания оптическим излучением с максимальным КПД.-m provide almost accurate tracking of the maximum power point of the photovoltaic converter and ensure the operation of the power supply system with optical radiation with maximum efficiency.

-mуменьшить мощность, потребляемую каналом обратной связи с 1 мВт, как в прототипе (АЦП для измерения напряжения, источник опорного напряжения, датчик температуры, ПЛИС для кодирования информации, генератор тактовых импульсов и т.д.), до 50 мкВт, что также увеличивает КПД системы питания.- reduce the power consumed by the feedback channel from 1 mW, as in the prototype (ADC for voltage measurement, reference voltage source, temperature sensor, FPGA for information coding, clock generator, etc.), to 50 μW, which also increases Efficiency of the power supply system.

Claims (6)

1. Устройство электрического питания оптическим излучением, содержащее источник излучения, подключенный к выходу схемы регулирования тока, канал передачи излучения от источника к фотовольтаическому преобразователю и измеритель напряжения, вход которого подключен к выходу фотовольтаического преобразователя, а выход этого измерителя с помощью канала передачи информации об измеренном напряжении подключен ко входу схемы регулирования тока оптического излучателя, отличающееся тем, что измеритель напряжения выполнен в виде супервизора, в котором входным резистивным делителем установлен порог срабатывания, равный напряжению точки максимальной мощности фотовольтаического преобразователя.1. A device for electrical power supply with optical radiation, containing a radiation source connected to the output of the current control circuit, a radiation transmission channel from the source to a photovoltaic converter and a voltage meter, the input of which is connected to the output of the photovoltaic converter, and the output of this meter using a channel for transmitting information about the measured voltage is connected to the input of the current control circuit of the optical emitter, characterized in that the voltage meter is made in the form of a supervisor, in which the input resistive divider is set to an operation threshold equal to the voltage of the maximum power point of the photovoltaic converter. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что входной резистивный делитель имеет резистор нижнего плеча, который выполнен составным и включает последовательно соединенные терморезистор Rt с положительным температурным коэффициентом и термостабильный резистор (R*2), причем резисторы делителя выбираются из соотношений:2. The device according to claim 1, characterized in that the input resistive divider has a lower arm resistor, which is made composite and includes a series-connected thermistor R t with a positive temperature coefficient and a thermostable resistor (R * 2), and the divider resistors are selected from the ratios: R1= (Rt(T2)- Rt(T1))
Figure 00000004
R1 = (R t (T2) - R t (T1))
Figure 00000004
R*2 = (Rt(T1)- Rt(T2))
Figure 00000005
R * 2 = (R t (T1) - R t (T2))
Figure 00000005
где: R1- резистор верхнего плеча, R*2 – термостабильный резистор нижнего плеча, U(T) напряжение точки максимальной мощности при температуре Т; Rt(T) сопротивление терморезистора при температуре Т, Uоп- опорное напряжение супервизора.where: R1 is the upper arm resistor, R * 2 is the thermostable resistor of the lower arm, U (T) is the voltage of the maximum power point at temperature T; R t (T) resistance of the thermistor at temperature T, U op - the reference voltage of the supervisor. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что терморезистор имеет тепловую связь с корпусом фотовольтаического преобразователя.3. A device according to claim 2, characterized in that the thermistor has a thermal connection with the photovoltaic converter housing.
RU2020127314U 2020-08-14 2020-08-14 OPTICAL RADIATION ELECTRIC SUPPLY DEVICE RU201461U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020127314U RU201461U1 (en) 2020-08-14 2020-08-14 OPTICAL RADIATION ELECTRIC SUPPLY DEVICE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020127314U RU201461U1 (en) 2020-08-14 2020-08-14 OPTICAL RADIATION ELECTRIC SUPPLY DEVICE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU201461U1 true RU201461U1 (en) 2020-12-16

Family

ID=73834743

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020127314U RU201461U1 (en) 2020-08-14 2020-08-14 OPTICAL RADIATION ELECTRIC SUPPLY DEVICE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU201461U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7813646B2 (en) * 2007-07-11 2010-10-12 RLH Industries, Inc Power over optical fiber system
RU2431915C2 (en) * 2007-12-26 2011-10-20 Симмондз Пресижн Продактс, Инк. Optical power supply system for electronic circuits with application of one photovoltaic element
RU2615017C1 (en) * 2015-12-17 2017-04-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук Optical power system of electronic devices
WO2019055318A1 (en) * 2017-09-18 2019-03-21 Cisco Technology, Inc. Power delivery through an optical system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7813646B2 (en) * 2007-07-11 2010-10-12 RLH Industries, Inc Power over optical fiber system
RU2431915C2 (en) * 2007-12-26 2011-10-20 Симмондз Пресижн Продактс, Инк. Optical power supply system for electronic circuits with application of one photovoltaic element
RU2615017C1 (en) * 2015-12-17 2017-04-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук Optical power system of electronic devices
WO2019055318A1 (en) * 2017-09-18 2019-03-21 Cisco Technology, Inc. Power delivery through an optical system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2829084B2 (en) Optical drive sensor type system
CN1333499C (en) Semiconductor laser driving current control method and multi-mode working driving power supply
KR101622448B1 (en) Driver circuit for leds for time-of-flight calculation
KR100823330B1 (en) Apparatus for charging portable devices using solar cell
EP3676922A1 (en) Digital power distribution system with a non-linear load
EP0018343B1 (en) Current chopper for regulating the supply of a load
CN104201563A (en) Semiconductor laser constant power control circuit and work method
US8724350B2 (en) Power supply circuit with temperature compensation and electronic device
US8629658B1 (en) Method and system for solar panel peak-power transfer using input voltage regulation
US20150303817A1 (en) Driver device and driving method for driving a load
EP3033843B1 (en) Method and device for regulating the power supply of a photovoltaic converter
US20180314283A1 (en) Digital low dropout regulator and control method thereof
RU201461U1 (en) OPTICAL RADIATION ELECTRIC SUPPLY DEVICE
KR870002514A (en) Online serial communication interface
EP3389342B1 (en) Driver system for driving a plurality of led's
CN113054522A (en) Laser power regulation and control circuit, method and readable storage medium
RU2615017C1 (en) Optical power system of electronic devices
RU200668U1 (en) Optical power supply for electronic devices
CN104396343A (en) Current demand control of lighting modules
JP5157972B2 (en) Ground fault detection device
US9089021B2 (en) Controller of an AC-DC converter for LED lighting
CN212086058U (en) Power supply over-temperature protection circuit and power supply
EP3001778B1 (en) An accessory device connectable to an operating device
CN217055660U (en) Fan controller with fan fault detection function
EP2207402A1 (en) Method and system of electrical supply for a LED illumination