CN101647172B - 具有功率提取器的多电源多负载*** - Google Patents

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Abstract

设备和***使得从一个或多个能量源传输功率至一个或多个负载。来自能量源的输入功率可以是未调节的，且到负载的输出功率可被管理。功率传输是基于对雅可比定律(也称作最大功率定理)的动态执行。在一些实施方式中，能量源被选择性地从功率传输电路耦合和断开。在一些实施方式中，负载被选择性地从功率传输电路耦合和断开。至负载的功率传输被动态地控制。

Description

具有功率提取器的多电源多负载***
相关申请
本申请涉及共同待决的美国专利申请：No.11/849,242，于2007年8月31日提交，标题为：“Multi-Source，multi-Load Systems with a PowerExtractor”；No.11/774,562，于2007年7月7日提交，标题为：“Power ExtractorDetecting a Power Change”；No.11/774,563，于2007年7月7日提交，标题为：“Power Extractor with Control Loop”；No.11/774,564，于2007年7月7日提交，标题为：“System and Apparatuses with Multiple Power ExtractorsCoupled to Different Power Sources”；No.11/774,565，于2007年7月7日提交，标题为：“Power Extractor for Impedance Matching”；No.11/774,566，于2007年7月7日提交，标题为：“Power Extractor Detecting Power and VoltageChange”；并要求这些申请的优先权。本申请还要求于2007年2月6日提交的美国临时专利申请60/888,486、标题为“XPX Power Converter”的优先权。
技术领域
本发明的实施方式涉及电源，更具体地涉及使用功率提取器从一个或多个电源到一个或多个负载的功率传输。
背景技术
传统的电源和负载之间的功率传输包括静态***配置。在***设计之前电源和负载配置通常是已知的。执行***设计是为了尝试最大化电源和负载之间的功率传输。常规***一般依靠其静态设计原理来调节输出，该原理能导致持续的、调节的功率传输。没有合适的设计，传统的功率传输电路不能很好地适用于很多***应用。
附图说明
下面的描述包括通过本发明实施方式实施的方式给出的对具有图示的附图的讨论。应将附图理解为示例，而不应作为限制。这里使用的一个或多个“实施方式”被理解为描述包含在本发明的至少一个实施中的特定特征、结构或特性。因此，文中出现的短语“在一个实施方式中”或“在一个可替换实施方式中”描述本发明的不同实施方式和实施，不一定是指同一个实施方式。但是，它们也不一定互相排斥。
图1示出了现有技术中使用太阳能电源给电池充电或给其它负载提供功率的***；
图2示出了根据本发明一些实施方式的给负载提供功率的电源和功率提取器阵列；
图3示出了根据本发明一些实施方式配置的包括电源、功率提取器和负载的***；
图4示出了根据本发明的不同实施方式的从电源角度来看的功率提取器的阻抗匹配特性；
图5示出了根据本发明的不同实施方式的从负载角度来看的功率提取器的阻抗匹配特性；
图6和7均示出了根据本发明一些实施方式的包括电源、功率提取器和负载的***；
图8示出了图7中***的一些实施方式的细节；
图9示出了与电流-电压(IV)曲线和功率曲线有关的功率变化示例；
图10是示出了根据不同实施方式的功率提取器的操作概念的表；
图11示出了根据一些实施方式的锯齿形波和开关控制信号的两个示例；
图12和13均示出了根据一些实施方式的功率斜率检测电路的框图；
图14示出了可用于一些实施方式的积分器电路示例的框图；
图15示出了根据一些实施方式的将电源和负载连接到功率提取器和/或电路板的连接器；
图16示出了根据一些实施方式的电源和节点之间的电路；
图17示出了根据一些实施方式的电源和节点之间的二极管；
图18示出了图8中功率传输电路的示例；
图19-22均示出了根据一些实施方式的功率传输电路的示例；
图23示出了正极端连接到地的电池；
图24示出了可用于一些实施方式的比较电路；
图25示出了根据一些实施方式的包括电源、功率提取器和负载的***；
图26示出了根据一些实施方式的与负载连接的处理控制；
图27示出了根据一些实施方式通过开关连接到输出节点的两个不同的电池负载；
图28和29示出了根据一些实施方式的功率提取器各种细节；
图30示出了根据一些实施方式耦合到一个或多个电池和负载之间的功率提取器；
图31示出了根据一些实施方式耦合到负载的电池和功率提取器的并联配置；
图32示出了根据一些实施方式的包括光电电源和功率提取器的集成电路的侧视图；
图33示出了图32的集成电路的俯视图；
图34示出了在阵列中图32的集成电路的组；
图35-37均示出了根据一些实施方式的具有对应功率提取器的光电(PV)电池或板的组；
图38示出了根据一些实施方式的并联的串联功率提取器的组，其中每组被耦合到电源；
图39示出了根据一些实施方式的串联的功率提取器组，其中每个功率提取器被耦合到电源；
图40示出了根据一些实施方式的功率提取器和传输线；
图41和42示出了根据一些实施方式用于装置中的功率提取器；
图43示出了根据一些实施方式具有耦合到再生发电机和电池之间的功率提取器的***；
图44示出了装配使用变压器夹的平面感应装置组件；
图45示出了根据一些实施方式的与图2类似的具有中央处理器的***，该***从功率提取器采集数据或给功率提取器提供信号；
图46示出了根据一些实施方式的具有电源、功率提取器和中心站的***，该中心站从功率提取器中采集数据或给功率提取器提供信号；
图47示出了根据一些实施方式的具有多个电源、功率提取器和多个负载的***；
图48示出了根据一些实施方式的具有多个电源、功率提取器和多个负载的手表***；
图49示出了根据一些实施方式的具有多个电源、功率提取器和多个负载的无线路由器***；
图50示出了根据一些实施方式的具有多个电源、功率提取器和负载的起搏器***；
图51示出了根据一些实施方式的具有多个电源、功率提取器和多个AC负载的***。
下面的特定细节和实施的描述包括附图描述，其描述了一些或所有的如下所述实施方式，并且讨论了本文中出现的发明概念的其它可能的实施方式或实施。对本发明实施方式的概况如下文所述，其后参考附图有更详细的描述。
具体实施方式
下面描述用于提供从一个或多个电源到一个或多个负载的DC到DC或DC到AC功率的功率提取器。功率提取器被称为功率“提取器”是因为它的运行在某种程度上可以从电源得到比不运行它时电源所获得的更多的功率。在本发明的示例中，功率提取器运行以得到电源与功率提取器和负载的组合之间、负载与电源和功率提取器的组合之间的阻抗匹配。这被称为通用阻抗匹配，因为从电源看和从负载看它都发生。阻抗匹配使得电源可以提供比没有阻抗匹配更多的功率。在一些实施方式中，如下文所述，功率提取器是功率提取开关变换器。
如本文所述，功率提取器可以在任意多个动态调节应用中提供。***可具有连线或离线的一个或多个电源，和同样地连线或离线的一个或多个负载。功率传输可被功率提取器动态地和智能地应用，而不是具有传输功率的静态配置。
在一些实施方式中，阻抗匹配作为功率提取器寻求最大功率的结果而发生。在一些实施方式中，功率提取器通过改变耦合到功率提取器的功率传输电路的开关电路的占空比(duty cycle)来产生阻抗匹配，从而使功率增加，直到达到最大功率。响应于所检测到的功率改变来改变占空比。在一些实施方式中，通过模拟电路连续地检测功率改变，而在其它实施方式中，通过数字电路连续地检测功率改变。在一些实施方式中，检测到的功率改变包括功率斜率，例如瞬时功率斜率。当在真实的功率最大处检测到的功率改变为零时(不仅仅是局部的零变化)，传输的功率在一个量级(等级或量)，在该量级电源在功率提取器控制之外的特定条件下提供最大功率。在一些实施方式中，最大的可用功率典型地是非常接近地达到。实际上达到的最大的可用功率是非常接近地达到的示例。在应用一些电源的功率提取器控制之外的条件的示例包括环境条件(例如，阳光量、温度量)和电源大小(例如，较大的光电电池或可以提供更多功率的较大数量的电池)。如果功率提取器的阻抗使在功率处于电流太高、电压太高、电流太低或电压太低时的功率被提取，则电源将提供比功率最大量少的功率。功率的最大量将在特殊的阻抗下得到。参考图9和10以及相关讨论。
在本文中所用的DC电源(本文中称作电源)包括任何可以产生和/或获取DC功率的电源。在本发明实施方式中可使用的DC电源的示例包括，但不限于，光电电池或电池板、电池或电池组、以及通过风、水(例如，水电)、潮汐力、热力(例如，热耦合)、氢能发电、燃气能发电、核能、机械变形、压电以及运动(例如，人类运动如走或跑等)得到功率的源。电源可以包括天然能源和人工电源，可以是稳定的(提供在一定幅度变化的基本恒定的功率)或者不稳定的(提供随时间变化的功率)。在一些实施方式中，电源包含子电源(例如，一个太阳能电池板可能有很多单元)，而在其它实施方式中，电源是单一的。使用子电源的一个缺点是它们可能有不同的阻抗，一个单一的功率提取器可能与组合的阻抗匹配，这可能不如给每个电源配单独的功率提取器理想。“电源”也可能被视作为“能源”。
图2示出一个***，其包括电源32、34和36，分别与功率提取器42、44和46耦合。电源32和功率提取器42组成一个功率单元52，其可以从物理上分离，如图2中所示，也如其它图所示可以连接。同样地，电源34和36形成功率单元54和56。功率提取器42、44和46的输出连接在节点N2，并积累地提供功率到节点N2。负载64也与节点N2连接。负载64可以包含一个单独的负载或者子负载，例如一个电池(或电池组)、逆变器和/或另一个子负载或其它的负载。节点N1-1、N1-2和N1-3在电源32、34和36与功率提取器42、44和46之间。电源单元52、54和56组成一个功率组件58。一个功率组件可以包含三个以上功率单元，也可以仅有两个功率单元。负载线62被示出。可以用单向保护装置(例如二极管)阻止电流向电源逆流，但这不是必需的。
图3示出了一个***，其具有电源32，该电源32具有一个输出阻抗Z1，该电源32通过导体60和节点N1与功率提取器42耦合。功率提取器42被称为阻抗匹配器，因为如上所述，在至少一个运行模式中，它与所述阻抗匹配。在一些实施方式中，功率提取器42可以在不同的模式运行。例如，在普通运行模式中(这里叫做第一种模式)，功率提取器42运行到阻抗匹配使得电源提供最大可用功率。当提到功率提取器42“运行到阻抗匹配使得提供最大可用功率”时，应当理解，实际上，理想的阻抗匹配通常是不可能得到的，绝对最大可用功率通常是不可能从电源得到的。但是，在包括功率分析电路74以及下文描述的闭环控制下，功率提取器42操作以寻求理想阻抗匹配，或接近理想阻抗匹配。在一些实施方式中，在稳定状态的情况下，可以非常接近理想阻抗匹配。
同样地，当谈到功率传输电路在一量级传输功率以使电源在功率提取器的控制之外的特定条件提供可能的最大功率时，可以理解，在功率提取器的闭环控制下，电源接近最大功率。在一些实施方式中，非常接近达到最大可用功率。可以说功率提取器寻求以一种方式操作，以使电源提供最大可用功率。接近理想阻抗匹配或最大功率不意味着持续地向理想匹配或最大功率移动地越来越近。某些时候，输入阻抗的变化使阻抗匹配更接近理想(或最优)阻抗匹配，并且某些时候输入阻抗的变化(或电源阻抗的变化)使阻抗离理想匹配更远，但是总体上，与没有控制环时相比，控制环使阻抗匹配有明显的改进。接近最大功率时也是这样。
在保护模式(本文称作第二模式)中，功率提取器42操作以保护其自身和/或负载64和/或电源32。可以响应于限制条件而进入保护模式。限制条件的示例是第一节点、功率提取器或第二节点中的过量电压、功率或电流；第一节点、功率提取器或第二节点中的太少电压、功率或电流；和限制条件的装置。在一些实施方式中，功率提取器42仅检测这些限制条件中的若干以确定是否进入保护模式。可以有附加模式并且有多于一种类型的普通操作模式，和多于一种类型的保护模式。例如，在至少一种模式中，电源守恒对达到最大功率是很重要的。这可以是例如电源是电池(参见图41的实施方式)的情况。
功率提取器42包括图3中位于节点N1和N2之间的功率传输电路72，并通过节点N2和负载线62给负载64提供输出功率。为便于说明，功率提取器42示为和节点N1和N2部分重叠。但是，节点N1和N2可以被认为是在功率提取器42的边界，但是注意在图8和15中的讨论。负载64具有输入阻抗Z3。功率提取器42包括功率分析电路74，该功率分析电路74分析功率并向控制开关电路78提供开关电路控制信号。开关电路78操作以至少部分地控制功率传输电路72的操作。功率提取器42包括输入阻抗Z2和输出阻抗Z2*。当检测到功率改变时，功率分析电路74通过调节开关电路78的定时(例如，占空比)来作出响应。开关电路78还可以以例如通过改变开关电路78的开关频率寻求最大化能量传输效率的方式来作出反应。
图4和5示出了图3的功率提取器42阻抗匹配特性。在图4中，电源32具有阻抗Z1，在图4中称为第一阻抗。功率提取器42具有输入阻抗Z2，而负载64具有阻抗Z3。在图4中，Z2和Z3的组合称作第二阻抗。当考虑功率提取器42时，电源32碰到(see)的阻抗等于其自身阻抗。换句话说，功率提取器42动态地匹配电源32的阻抗(也就是，Z1＝Z2+Z3)，因此第一和第二阻抗彼此相等。
图5示出了当考虑功率提取器42时负载64碰到的阻抗也等于其自身阻抗。在图5中，第一阻抗是Z1和Z2*(功率提取器42的输出阻抗)，而第二阻抗是Z3。负载64碰到功率提取器42上的输出阻抗Z2*。这样，功率提取器42也动态地匹配负载的阻抗(即，Z3＝Z1+Z2*)，因此，第一和第二阻抗相匹配。假设功率提取器42的阻抗，取决于是否在N1或N2处测量到阻抗而典型地不同(Z2或Z2*)，则电源碰到的阻抗(Z2+Z3)和负载碰到的阻抗(Z1+Z2*)可以被认为虚拟阻抗。
在一些实施方式中，功率提取器42是否寻求与电源32的阻抗匹配取决于负载64是否可以接收电源32可提供的所有功率。如果负载64可以接收比电源32可提供的更多的功率，则功率提取器42寻求使其输入阻抗与电源32的输出阻抗匹配，但是不必寻求使其输出阻抗与负载64的输入阻抗匹配。如果负载64可以接收的功率比电源32可提供的少，则功率提取器42可进入模式(可能是保护模式)，在该模式中功率提取器42不寻求使其输入阻抗与电源32的输出阻抗匹配，但是可寻求其输出阻抗与负载64的输入阻抗匹配。如果负载64可以刚好或基本上刚好接收电源32可提供的功率，则功率提取器42寻求使其输入阻抗与电源32的输出阻抗匹配，并且其输出阻抗与负载64的输入阻抗匹配。在其它实施方式中，功率提取器42可不同操作。当功率提取器被连接在一起时，在输出节点(图3中的节点N2)处的阻抗匹配可能发生。
图6示出了被功率传输电路72中的节点N3分开的电路82和电路86。电路82和86的阻抗是互助(coadjutive)的(给予互助)并且被调整，使得功率提取器42和负载64的总阻抗与电源32的输出阻抗匹配。在一些实施方式和情况中，电源32和功率提取器42的总阻抗与负载64的输入阻抗匹配。功率从电源32经过电路82连续地传输。S1的占空比被动态地调节以促进虚拟阻抗与电源32匹配。一旦阻抗被匹配，从电源32提取的功率被最大化。同样地，功率从电路86连续地传输至负载64。当电路86的阻抗与负载64的阻抗匹配时，进入到负载64的功率量被最大化。控制环70包括功率分析电路74和开关控制电路80。在一些实施方式中，控制环70部分地用软件执行。开关S1被开关控制电路80控制。功率变化分析电路74在节点N1检测来自电源32的功率的变化，并与开关控制电路80通信。开关控制电路80控制，例如，S1的占空比以增加功率，如下文所述。
图7示出了可用于本发明的一些实施方式的另一个功率传输电路配置。在图7中，功率传输电路72包括电路82和86之间的电路84，具有电路82与84之间的节点N3和电路84与86之间的节点N4。开关控制电路80提供用于控制开关S1和S2的开关信号。在一些实施方式中，到S1的开关信号的占空比与到S2的开关信号的占空比相反。在其它实施方式中，到S1和S2的开关信号有意地不相转。在一些实施方式中有另外的开关。电路82、84和86可为互助(coadjutive)阻抗，并在开关控制电路80的控制下通过开关S1和S2调节，由此功率提取器42和负载64的总阻抗与电源32的输出阻抗匹配，并且电源32和功率提取器42的总阻抗与负载64的输入阻抗匹配。当电源32的阻抗与功率提取器42和负载64的组合匹配时，电路72可以从电源32提取最大功率。
在一些实施方式中，电路84传输从N3到N4的累积电势，而不中断从电路82到电路86的功率流。电路86使其输出阻抗适于促进与负载64的阻抗匹配。S2的占空比被动态地调节以致使电路86和负载64之间的阻抗匹配。因此，电路86可以传输最大功率至负载64。当电路86传输功率至负载64时，电路82继续将其阻抗与电源32的阻抗匹配，允许最大功率通过电路82从电源32传输。当S1和S2根据开关信号的占空比交替地打开和关闭时，该过程继续。在一些实施方式中，S1和S2的开关状态通过开关控制电路80来控制，该开关控制电路80基于在N1处可用功率变化来接收来自功率变化分析电路74的开关控制信号。可替代地，检测的功率变化是在节点N1之外的例如节点N2或功率提取器42内部的位置的功率变化。
图8示出了包括在图5和7的一些实施方式中的细节，但其它实施方式包括不同的细节。参考图8，功率变化分析电路74包括电路变化检测电路94和其它附图中示出的其它电路。功率传输电路72包括电路82、84和86。电路82和84包括变压器T1(包括感应器L1和L3)和变压器T2(包括感应器L2和L4)。电路82包括电容器C1和C2以及隔离C1和C2并连接到感应器L3和L4的节点N5。电源通过节点N1的导体60、接口连接器110以及节点N1*被耦合到感应器L1。作为示例，连接器110可以是插座(参见图15)。如果N1、连接器110、以及N1*之间的阻抗差值相对较小，则它们可以被看作一个节点。否则，它们可以被看作多个节点。对于节点N2*、连接器112以及节点N2是同样的。感应器L1位于节点N1*和N3之间，而感应器L2位于节点N4和N2*之间。
功率变化检测电路94检测在节点N1*处的功率的功率变化，并在导体98上提供开关控制信号给比较电路80的一个输入。在一些实施方式中，功率变化检测电路94检测功率变化的斜率并可以被称作功率斜率检测电路94，并提供功率斜率指示信号(如图8所示)。在一些实施方式中，功率斜率是瞬时功率斜率。比较电路106的另一个输入接收来自波形生成器电路102的波形，例如锯齿形波。比较电路106控制开关S1和S2的占空比。在一些实施方式中，S1和S2不是同时都打开或都关闭(当它们开关时可能有短暂转变的情况除外)。波形生成器电路102和比较电路106是开关控制电路80中的电路的示例。
当S1关闭时，当C1和C2上的静电势变化时，T1和T2中的电磁场变化，且来自电源32的能量以电磁的方式分布到T1和T2而在C1和C2中则是以静电的方式。当S1打开，S2关闭，T1中的磁通量开始减少。因此，存储在T1中的能量流过N3到电路84的电容器C1和C2，以静电场将一些能量存储到C1和C2上，并且通过节点N5和感应器L4存储一些能量至电路86的T2中。T2中的剩余磁通量也开始减少，通过N2传输能量至负载64。当S1关闭并且S2再次打开时，T1中的磁通量开始增加，同时T2中的磁通量也增加，因为其消耗了之前储存到C1和C2上的一些静电能。因此储存在电路84中的能量被放出并传输至T2和负载64。
多相能量传输组合了两个或多个定相输入以产生在与输入的角平分线相等的磁芯中的合成通量。(注意：众所周知，角的角平分线是与形成角的两条射线(半直线)等距的点的轨迹。)在功率提取器的这个实施方式中，电容器C1和C2用于转换施加到T1和T2的次级线圈(分别是L3和L4)的电流的相位。因此，多相输入被应用于T2和T3的核心。多相输入的总和使在变压器初级线圈L1和L3中的通量增加和减少期间出现的电动势发生变化。结果是电路82和86分别表现在电源和负载的阻抗的电抗分量中高频变化的中和化(在功率提取器的可操作频率的带宽内)。电路82和86可以是多相平分线能量传输电路以引起多相平分线能量传输并与电路84连接。
由于电路82的动态特性，电源32“看到”在感应器L1功率提取器42的等效阻抗。同样，对于感应器L2和负载64。通过控制S1和S2的占空比，功率提取器42的输入和输出阻抗被调节。当达到来自电源的最大功率提取时，电源32与阻抗的最佳匹配发生。
功率斜率检测电路94、功率变化指示信号以及比较电路106是控制环的部分，其控制开关电路78的占空比以达到来自电源32的最大功率提取(也就是，ΔP/ΔV＝0)。控制环还可以控制开关电路78的开关频率以影响通过功率传输电路72的功率传输的效率。仅仅作为示例，频率可以在100KHz到250KHz的范围内，这取决于感应器的饱和限制。但是，在其它实施方式中，频率可以完全不同。感应器的尺寸和其它方面和相关的芯以及其它器件例如电容器可以被选择以满足不同标准，包括期望的功率传输能力、效率以及可用空间。在一些实施方式中，可以通过改变来自波形生成器电路102的波形的频率来改变频率。其它附图示出了电路102的控制。在一些实施方式中，频率由控制环控制，作为能量传输电路中接通时间的电流上升是否介于最小和最大电流之间的函数。
如本文中所用，开关电路78的占空比是S1的接通时间与S1和S2的总接通时间的比率(即，占空比＝S1/(S1+S2))。在其它实施方式中，通过与S1和/或S2相关的不同比率可以定义占空比。在一些实施方式中，当电源32和负载64的电压相等，并且占空比是50％时，通过功率提取器42的功率传输为零。如果电源32和负载64的电压不同，更高或更低占空比可能使通过功率提取器42的功率传输为零。换句话说，开关电路78的特定占空比不依赖通过功率传输电路72的功率传输的特定方向或量。
注意，可以连续检测功率变化，并且可以连续更新开关控制信号(图7、8和11)。采用模拟电路是执行连续检测和更新的一种方式。采用数字电路(例如处理器)是执行连续检测和开关控制信号更新的另一种方式。即使在某些意义上从一些数字电路的更新可能不是精确地连续，但当对于产生和实际上连续更新同样的结果的所有的实际目的时，其也可以被看作连续。作为示例，当变化的频率在控制环带宽之外时，开关控制信号的更新也被看作连续的。在一些情况下，当变化的频率在控制带宽内时，开关控制信号的更新也可以被看作连续的。仅仅作为示例，在一些执行中，控制环带宽可以约为800Hz。在其它实施方式中，控制环带宽高于800Hz，也许远高于800Hz。在其它实施方式中，控制环带宽低于800Hz并依赖于期望的执行和性能可能低于400Hz。
图9示出了典型的电流-电压(I-V)曲线和功率曲线的示例。多个电源(例如，太阳能电池板)在不同电压下产生相对稳定的电流。但是，当电压达到这些电源的特定阈值时，电流开始快速下降。阈值电压对应于I-V曲线中的膝形区域。最大功率点(Pmax)也对应于I-V曲线中的膝形区域。
图10是示出了根据不同实施方式的功率提取器42的操作概念的表格。示例(1)，示为图9中的箭头(1)，示出了当功率和电压均增加时，功率提取器的工作点在Pmax的左侧。当在Pmax的左侧工作时，大量电流被功率提取器42从电源32提取并且，相应地，电源32提供少于电源32提供的最大可用功率。最大可用功率是在给定环境条件和功率提取器42控制范围之外的其它条件下可以达到的功率的最大量。为了减小电流，开关控制电路78的占空比被减少。这也是示例(2)中的情况，其中箭头(2)示出了当功率和电压均减少时，也有很多电流和小于来自电源32的最大可用功率。相反地，当在Pmax的右侧工作时(示例(3)和(4))，很小电流被功率提取器提取并小于来自电源32的最大可用功率。因此，为了增加电流，开关控制电路89的占空比被增加。图9和10示出了在特定情况下的具体执行。其它执行可不同地操作并包括附加因素。在不同执行中，可通过减小占空比以增加电流。
再次参考图9，如果功率处在Pmax一定的时间长度，则功率和电压在这个时间长度都不增加也不减少。相应地，占空比可保持相同。在一些实施方式中，控制环包括防止局部功率最大化(局部最小斜率)被解释为功率最大化的机构(该局部功率最大化不是真实的最大功率)，因此占空比不变化。一种机构是倾向于使控制环波动导致功率变化的自然噪声。另一种机构是人工感应控制环波动，在一些执行中，如果检测电路显示功率或电压未变化，则在特定时间量之后，该波动可以导致占空比变化。
功率斜率检测电路94产生开关控制信号以响应图10中的情况。图11示出了比较电路106如何将开关控制信号与锯齿波形进行比较。开关控制电路78的占空比变化随着在开关控制信号上面的锯齿形波的区域变化而变化。例如，在开关控制信号上面的锯齿形波的区域从时间t3到t4比从时间t1到t2小。开关控制信号上面的较小区域对应于较低占空比。在其它实施方式中，开关控制信号上面较小的区域对应于较高的占空比。电压.5V1和.6V1被用于示例而不是限制。另外，在其它实施方式中，其它波形(三角形，正弦等)可用来代替锯齿形波。
图12和13示出了功率斜率检测电路94的示例，其可用在本发明的一些实施方式中。可用各种其它方式执行相同或相似功能。在图12中，电流测量电路128包括在功率斜率检测电路94内部的电压测量电路130，测量在N1处(或在另外位置)小电阻Rs两端的电压以确定电流(I＝V/R)。尽管示出了小电阻Rs，但可以用各种其它方式测量电流，包括通过测量磁场。来自N1(或在另一个位置)的电压水平信号(也就是，VN1)和来自N1(或在另一个位置)的电流水平信号(也就是，IN1)是连续信号。(在其它实施方式中，电压是间接推导的。)乘法器134连续地将N1处的电压和电流相乘以确定N1处的功率(PN1)。
微分器136提供响应于功率变化(ΔP)的信号，而处理器132提供响应于电压变化(ΔV)的信号。在一些实施方式中，微分器136测量功率斜率。ΔP/ΔV表示功率在节点N1处(或其它位置)的斜率。当ΔP/ΔV＝0时达到最大功率。功率的斜率(或仅仅功率变化)可以以各种方式测定。功率斜率可以是通过模拟电路确定的瞬时功率斜率。可替代地，功率斜率或仅仅功率变化可以由数字电路，例如处理器通过比较采样而被检测。处理器可以比较采样并确定斜率和相应的电压变化(或电压斜率)。可替代地，处理器可以仅仅确定功率是在增大还是减小以及相应的电压是在增大还是减小。在一些实施方式中，微分器136仅仅提供功率变化(功率斜率)的幅度，在其它实施方式中，幅度和方向均提供。例如，尽管具有相似的幅度，但图9中点(1)处的斜率方向是正的，而点(2)处的斜率方向是负的。
功率斜率检测电路94包括电压变化检测电路132，其可以是处理器，专用集成电路(ASIC)，或其它电路。电路132还可以执行讨论的缩放。在一些实施方式中，电路94检测电压变化的斜率，在其它实施方式中，其仅仅检测电压是在增大或减小。其可以通过模拟或数字电路来检测变化。在一些实施方式中，只有电压变化的方向是相关的。再次参考图9，示例(1)涉及增加电压(正的)而示例(2)涉及减小电压(负的)。因此，在图10的示例(2)中，当微分器136指示功率减小时，电压变化检测电路132指示电压减小。当电压减小时，控制逆变器138将微分器136的负输出逆变，其导致与点(2)的正功率斜率相应的正数。因此，通过结合微分器136和电压变化检测电路132的结果，功率斜率检测电路94可以确定是否增加或减小电流。如图10所示，当功率斜率是正的时(示例(1)和(2))，开关电路78的占空比减小；当功率斜率是负的时(示例(3)和(4))，占空比增加。在一些实施方式中，控制逆变器138的输出通过放大器140(放大器A1)被放大，其输出合适范围内的信号与波形(如图11所示)比较。进一步，在一些实施方式中，积分器144可以被用作低通滤波器并且平滑其它快速变化。
在一些实施方式中，开关控制信号取决于功率斜率的陡度或功率变化量，在其它实施方式中，变化是递增的。在一些实施方式中，电路94没有对功率曲线建立模型，其仅仅响应于所检测的电压和电流变化以向最大功率移动，而不知道曲线中最大功率在何处。当然，不需要知道功率曲线看起来像什么。在其它实施方式中，电路94或其它电路例如图25中的处理器172对功率曲线建立模型。
在一些实施方式中，输入(例如，电压和/或电流)和控制环可定义功率传输电路72中每个感应器的饱和极限。换句话说，每个感应器的饱和极限可以与功率提取器的输出和开关频率无关。
图13示出了在一些实施方式中，如何通过模拟检测电路148(例如，微分器等)检测电压变化。另外，外部电流传感器146可以测量通过功率提取器传输的电流量，并且将该信息传送到功率斜率检测电路94。放大器140也可由处理器、ASIC、或FPGA150基于各种情况而被控制，这些情况包括但不限于天气情况、负载(例如，电池)的电荷水平。
图14示出了图12和13的可选积分器144的示例。积分器144可被包括在功率斜率检测电路94的一些实施方式中，以衰减(dampen)来自功率斜率检测电路94的开关控制信号。积分器144包括在运算放大器152的输入端的电阻R1以及与电容器C并联的电阻R2。储存在电容器中的电荷被电阻R2“放出”。被电阻R2放出电荷使积分器144的输出随时间而比输入(从功率斜率检测电路接收)低。该减小的输出减小了开关控制信号对开关电路78的占空比的影响(即，阻尼)。
可以用各种其它方式得到开关控制信号。示例包括在处理器中做所有分析。其它示例，包括考虑感应器的饱和水平。联系图28示出的示例。锁相环(PLL)可以被用于检测开关S1和S2的打开和关闭时间。可以将该信息提供给处理器，其可以将该信息用于各种目的。两个相相关的信号可以连同控制占空比一起使用。
图15示出了多个连接器(110，112，116，118，122，和124)用于将电源32和负载64连接到功率提取器42和/或电路板156。电路板156可以在外壳158中。电路板156和外壳158可以是很宽种类的形式，包括例如，独立盒。可替代地，电路板156可以在用户电子设备(例如，蜂窝电话、个人数字助理(PDA))中或是计算机卡，其中负载可以被集成在外壳中，或在其它不同实施中。如下文所述，在一些实施中，电源可以与外壳集成。如果连接器具有与周围节点相比完全不同的阻抗，则不同节点(例如，N1，N1*，N1**)可被看作分离节点。如果连接器具有比周围节点相对小的阻抗，则不同节点可被看作一个节点。
图16示出了在一些实施方式中电路160可被包括在电源32和节点N1之间。图17示出了在一些实施方式中二极管162可被包括在电源32和N1之间。
图18复制了图8中的功率传输电路以便于和图19-22中示出的可替换的功率传输电路进行比较。图18-22中的电阻、电容器和感应器(例如R1，R2，C1，C2，C3，C4，L1，L2，L3，L4，L5和L6)的值没必要相同。
图23示出了电池164，其正极端连接到地。N2表示在功率提取器42的输出端的节点。在一些实施方式中，电池164连接到N2，由此电池164的负极连接到N2而其正极连接到地。参考图7和8，具有图23的配置的一个理由是，在一些实施方式中，N4和N3处的电压具有相反极性。例如，如果N3和N4处的电压分别是VN3和VN4，则VN3是-VN4。在其它实施方式中，电池164可以被连接由此其正极端连接到N2，而负极端连接到地。进一步，在一些实施方式中，N4和N3处的电压不是相反电压。
图24示出了可用于本发明的一些实施方式中的比较电路的示例。比较电路106可以是任何为了调节开关电路的占空比，用于比较功率变化指示信号98和基准信号(例如，电压基准Vref)的电路。
图25和图8相似，但是包括了附加电路，附加电路包括处理器/ASIC/和/或场可编程门阵列(FPGA)172(此后称作处理器172)、缩放电路176、电流传感器184，186和188。处理器172接收指示感应电流和节点N1*的电压的信号。字母A和B示出了电流传感器184和186与处理器172之间的连接。在一些实施方式中，处理器172还采集信息和/或给负载64的子负载逆变器64-1、电池64-2、和/或其它负载64-3提供控制。电流信息可用于指示例如功率传输的速率、数量以及效率的信息。采集该信息的一个原因是用于处理器172确定是否进入保护模式(例如第二模式)或普通操作模式(例如第一模式)。在保护模式中，处理器172可以做各种事情以提供功率提取器42或负载64。一个选项是打开开关S3。另一个选项是打开图26中所示的开关S4。另一个选项是给组合在电路178中的缩放电路176提供具有功率斜率指示信号的偏置信号，以在导体98上产生开关控制信号。例如，如果偏置信号使开关控制信号很高，则占空比将会低，使电流变小。在保护模式中功率的调节可以完全关闭功率或仅仅减小功率。在保护模式中，目的不再是最大化传输功率。在一些实施方式中，偏置信号的目的不仅仅是保护模式。
图26示出了控制开关S4的处理器控制线，开关S4可以被打开从而关闭从功率提取器42到负载(例如，逆变器64-1、电池64-2和/或其它负载64-3)的任何功率传输。在一些实施方式中，处理器172还控制不同子负载(例如，逆变器64-1、电池64-2和/或其它负载64-3)之间的功率路径选择。另外，温度传感器192-1，192-2和192-3被显示连接到不同负载。基于温度(例如，很多热量)，处理器可以使开关S4打开或关闭或另外地方式调节功率，例如通过偏置信号或打开开关S3。功率提取器42可以在保护模式中基于任何设备限制条件来操作。设备限制条件的示例包括以下中的一个或多个：N1、功率提取器42和/或N2中过热、电压、功率、或电流。也可有其它设备限制条件。功率提取器可感测外部开关的状态，例如浸没开关，或通过存储器(例如闪存)获得更新，以确定在决定是否进入保护模式时考虑的负载特性。
图27示出了两个不同的电池负载64-1-1和64-1-2，通过开关S5连接到输出节点N2。该配置说明了在不同实施方式中功率提取器42的功能灵活性。给定电源侧和负载侧阻抗匹配特性，功率提取器42自动地适应负载并向负载提供功率。换句话说，功率提取器42的输出是功率-包括输出电压和输出电流的功率是不固定的。输出电压和输出电流自动地适应负载，而不减小功率。换句话说，功率提取器42可以独立于任何电压操作。这样，输出功率可以是未调整的，保护模式除外。
例如，在一些实施方式中，功率提取器42从电源32提取60瓦功率传输至电池186-1。如果电池64-2-1是12V电池，则功率提取器42在12V可提供5A的电流给电池充电。如果电池64-2-1切换到或交换至15V电池64-2-2，则功率提取器42将仍然提供60瓦功率给电池充电，以15V，4A电流的形式。该示例说明了功率提取器42的适应性/灵活性，应该注意到来自功率提取器42的输出电压需要比电池电压稍高以使电流流入电池。
在上述示例中以及在一些其它实施方式中，功率提取器反馈点可基于输出功率传输，而不是反馈点基于输出电压或电流的常规***。其它实施方式的操作不同。
图28示出了根据其它实施方式的功率提取器42的进一步细节。电流传感器222和224提供指示通过开关S1和S2的电流的信号，其在加法器202中被求和。功率与来自加法器202的平均电流相关。这些可被提供给积分器206以提供指示功率的信号，该信号被微分器212微分并被放大器214放大。电压变化(或电压斜率)可以如上所述考虑。
图29示出了电压调整器232和236，其获得来自功率提取器42的未调整的电压，并按照需要提供调整后的电压(例如，在功率提取器42内给各种电路供电)。未调整功率通过变压器T2(感应器L5和L6)和二极管D1被提供给调整器232。未调整的功率通过变压器T4(感应器L7和L8)和二极管D2被提供给调整器236。
功率提取器42可被用于将功率从一个或多个电池272传输至负载64，负载64可能包括另一个电池。图30示出了电池或电池组272作为电源。采用功率提取器42与电池作为电源的一个原因是具有较低功率和较低电压的电池可用于给其它包括具有较高或较低电压的电池充电。假设功率提取器42无论以什么可能的形式提取DC功率(例如，不是指定或固定的电压或电流)，负载需要的无论什么形式的输出功率(例如，不是指定或固定的电压或电流)，功率提取器42是灵活的和可适应的-具有安全性或其它合理限制，对于可以连接到功率提取器42的电源和/或负载的类型没有限制。例如，功率提取器42可以将9V电池中可用功率传输给15V电池充电。在另一个实施方式中，功率提取器42可以将两个5V电池中的功率传输至12V电池。功率提取器42的灵活性和适应性和传统充电控制器以及其它功率传输***相反，其中将能量从输入传输到输出是输出电压调节的副产品。图31示出了分别接收来自电池电源276和278的并联的功率提取器42和44，并且给负载64提供功率。
图32示出了集成电路芯片(IC1)的侧视图，其包括制造在IC1的衬底282上的光电电源284和功率提取器286。功率提取器286可以和功率提取器42相同或稍有不同。图33示出了IC1的顶视图，其包括光电电源284、功率提取器286、第一和第二节点以及芯片接口288。在功率提取器286和电源284之间可以有二极管。实际上，布局可以稍有不同，光电电源284占据区域比示出的服务区域多或少。同样地，功率提取器286可以占据比示出的区域多或少。图34示出了和图32和33中IC1相似的由框架296连接的多个IC芯片IC1，IC2，…IC25。除了功率提取器和电源，集成电路还可以包含各种功能电路。图32示出了功率提取器可以是非常小的尺寸。相反地，功率提取器42也可以是非常大的尺寸，例如在高功率实施方式中。图40是这样的高功率实施方式的示例。例如，控制环的一部分例如功率斜率检测电路94可以达到离节点N1的很长距离。在一些实施方式中，距离小于一米，在其它实施方式中，距离可大于一米也可以远大于一米。可替代地，功率斜率检测电路和功率传输电路可以在同一个容器或外壳中相距很近。光耦合或磁耦合可被用在各种位置，包括介于节点N1和功率变化检测器之间。
图35，36和37示出了根据不同实施方式，用于将一个或多个功率提取器(功率提取器1，2，3)和一个或多个光电电源(PV)连接的不同配置。例如，在图35中，PV电源(例如PV电池或PV电池板)通过连接器320-1，320-2，和320-3，以及322-1和322-2直接连接在一起并连接到功率提取器1，2和3，连接器在不同实施方式中可以是胶、粘结剂、固定架和/或其它连接器。在图36中，PV电源1，2，和3以及功率提取器1，2，和3直接连接，同时整个单元被外部框架320支撑。在图37中，PV电源通过框架元件330，334-1，334-2，338-1，338-2和228-3互相连接并且连接到功率提取器1，2，和3。
图38和39示出了根据不同实施方式的用于连接多个电源和多个功率提取器的不同配置。例如，图38示出了功率提取器PE11，PE12，和PE13串联以增加来自电源S1的电压。与电源PS2串联的功率提取器PE21，PE22，PE23和与电源PS3串联的PE31，PE32，PE33并联组合以增加电流。图39相似，但每个功率提取器被耦合至电源(PS11至PE11，PS12至PE12，PS13至PE13，PS21至PE21，PS22至PE22，以及PS23至PE23)。
图40示出了在一个或多个传输线上功率提取器的布置。当然，可以通过图40中的功率提取器1，2，和3传输的功率的量级远大于图32-34中的集成电路可以传输的量级。
本发明的功率提取器可以用于连接很多不同类型的设备。例如，图41示出了功率提取器358用在设备350例如起搏器中。该示例中的起搏器仅用来示意；其它类型的设备可以类似地用在其它实施方式中。功率提取器358从电池或电池组354提取功率向负载312(例如，起搏器自身)供电。功率提取器358包括用于确定起搏器中的电池使用和/或电池寿命的处理器/ASIC/或其它电路360。该信息可以通过天线366传送。基于该信息，医生或技师或其它人可以向处理器360发送控制信息，以偏置功率提取器，由此按期望保存、优化等设备302中的电池电能。就是说，不需要期望能使用有最多电能的电池，而期望保存电能。图25的偏置信号可用于帮助电池保存。
图42示出了功率提取器388用于另一个设备382中，例如蜂窝电话。再次，使用蜂窝电话作为示例和示意；其它设备可以以相似方式整合功率提取器。功率提取器388包括在设备382中，从电源384中提取功率。电源的示例可包括光能(包括太阳能)、热量(例如，体热)、动能(例如，走路、跑步、一般的身体运动等)、风能、电池、转换红外为电能等。由电源384产生的任何电能可以被功率提取器388提取并传输至负载392已给设备382供电。处理器390可用于控制期望模式，例如，获得太阳能电池或热耦合电源的最大功率输出，或者当电池变低时，试着变换电池功率。设备可具有电源的结合。因此，在一些实施方式中，功率提取器288可以用于给蜂窝电话电池部分或全部充电，而不必将设备382***传统的电插口。
作为另一个实施方式，图43示出了具有再生的制动发电机408的车轮404，制动发电机408给功率提取器418提供电能以给电池418充电。功率提取器可寻求获得发电机408的最大功率。
图44示出了变压器夹(clip)512-1，512-2，512-3，和512-4，其可用于给平面感应设备提供冷却，例如平面感应线圈或平面变压器，包括I-芯514-1，514-2，514-3和514-4以及E-芯518-1，518-2，518-3，和518-4，I-芯以及E-芯由置于底盘522中的印刷电路板(PCB)构成520支撑。底盘522可被贴在太阳能电池、太阳能电池板或其它电源的背侧。夹512可由铝、铜、或一些其它热传导材料制成。加热胶或其它热导体可用于帮助热传导。当然，图44的***没有用在很多实施方式中。
图45和图2相似，除了处理器484与功率提取器42，44，和46通信。通信可以仅单向也可以双向。通信的数据或其它信息的示例与图46相关提供。存储器488可以保存数据用于后续分析。
图46示出了***，其具有给与功率提取器42相同的功率提取器开关转换器(PESC)552提供电能的电源550。除了控制PESC功能，PESC 552中的处理器(例如微处理器或数字信号处理器)可以收集能量转换的所有阶段的统计信息，并向中心站传送实时遥测、功率统计数据和能量统计数据，还从中心站接收实时数据功率控制算法、管理信息、传感器管理命令和新软件图像。采集的信息(包括以下中的一个或多个：状态、统计、功率提取器配置、GPS(全球定位***)信息和环境信息)通过有线或无线(560)通信被PESC 552中的处理器提供给中心站564中的处理器。图45的处理器484和存储器488是中心站564的组件的示例。通信子***(例如，以太网)允许处理器和中心站564之间的通信。PESC 552中的处理器可包括输入线侧DC电压和电流传感器、功率站输出电压和电流传感器、输出侧DC信号感测和输出线侧DC传感器。
各种另外的组件可被用在上述组件中。例如，保险丝和阻塞二极管可被置于与负载并联。如果因为二极管前向偏置，则保险丝被烧断，其可以被用于提供具有过电流或过电压的信息。该信息可以是立即使用将***置于保护模式或用于后续诊断信息。保险丝也可在提取器和负载之间。
在一些实施方式中，电路例如热偶设备可被用于重新捕获来自功率提取器的热量并从中产生电能。
在一些实施方式中，功率可以以离散分组被输送。
图47示出了根据一些实施方式的具有多个电源、一个功率提取器以及多个负载的***。***600提供用于功率提取器630的一般使用情况。功率提取器630是根据本文描述的任何实施方式的功率提取器的示例。可以有一个或多个电源612-614耦合到功率提取器630。注意，不同电源可以需要不同耦合硬件。输入耦合硬件620包括将输入电源耦合到功率提取器630的接口电路。在一些实施方式中，接口电路622与接口电路624不同。但是，它们可以相同。
电源612-614可以是任何类型的DC电源(称为电源或能源)。根据本发明的实施方式可使用的DC电源的示例包括但不限于，光电电池或电池板、电池或电池组、可以通过风能、水能(例如水电)、潮汐力、热能(例如热偶)、氢能发电、气能发电、核能、机械形变、压电以及运动(例如，人类运动例如走路、跑步等)获取能量的源。电源可包括天然能源和人造电源，可以稳定(提供基本恒定电能，但是强度变化)和不稳定(提供随时间变化的电能)。输入耦合硬件620可以认为包括整个接口(例如，从电缆/电线/迹线到连接器/插件到电路)，或仅包括接口电路。接口电路可包括本文中描述的任何类型的离散组件(例如，电阻、电容、感应器/变压器、二极管等)，也可以是本领域中公知的其它组件。
另外，在一些实施方式中，输入耦合硬件620包括开关(例如功率场效应晶体管(FETs))或其它相似机构，其使得一个或多个电源有选择地从功率提取器630分开或解除耦合。电源的耦合或解除耦合可以通过，例如，来自功率提取器的管理部分的控制信号来执行。
与输入侧相似，功率提取器630包括，输出耦合硬件640，或者其耦合到***600中的功率提取器630。输出耦合硬件640包括接口元件642-644。在接口元件642-644和负载652-654之间可以有一对一关系，但是这样的关系不是严格需要的。一个或多个负载可通过同一个输出耦合硬件耦合。在输入耦合硬件620中可存在相似配置-元件到电源的关系可以是一对一，也可以是其它比率。除一对一之外的比率，可以限制选择地引进独立电源或负载在线或离线。这些限制可以导致阻抗匹配中效率下降，尽管组匹配不一定效率低。因此，负载和/或电源作为组来处理，其之后可以作为组被在线或离线进入，并且作为组来匹配阻抗。
负载652-654还可通过输出耦合硬件640选择性地耦合到功率提取器630。根据管理策略通过控制信号可以耦合或解除耦合一个或多个负载。功率传输管理器634一般表示任何类型的功率传输管理电路，并且可包括一个或多个处理电路元件，例如微处理器、场可编程门阵列(FPGA)，专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑阵列(PLAs)、微控制器等。功率传输的管理通过功率传输管理器634来执行，其可被看作根据功率传输管理策略来操作。这样的策略控制如何传输功率，或者功率传输管理器634如何操作以管理功率传输。管理功率传输的操作可包括将输出线设定为活动或不活动状态(例如切换(toggle)微处理器I/O管脚)，或将配置控制发送给其它电路。
功率传输管理器634针对功率变化监控输入功率，从而确定如何控制功率传输电路632的操作。功率传输电路632如上文所述，一般可使得功率提取器630将功率从电源转换成传送至负载的功率。注意，具有选择性地耦合或解除耦合电源和负载的能力，功率传输管理器634可包括根据任意数量的功率传输情况的来调节功率传输的逻辑。这样的能力使得动态***配置改变，而功率提取器630保持传输效率。功率传输管理器634和功率提取器630可以动态并连续地调节***配置，并且连续地监控输入和/或输出功率曲线。逻辑可以说明负载的需要和电源输入。在一些实施方式中，可通过监控硬件来确定负载的需要。简单的方法是包括计划负载的功率特征，其通知功率传输管理器634对于特定负载如何控制输出。基于负载检测/监控，和/或通过外部电源的负载的指示(例如，负载自身发送信号，例如触发微处理器上的负载管脚，或***管理实体指示哪一个负载存在等)，功率传输管理器634可以识别哪一个负载是存在的，由此识别哪一个特征是可应用的。
传统***的一个无效率是对于开关电源的“总是接通”方面。就是说，即使当负载不需要电能时，和/或即使当电源不可用时，传统的功率传输技术也消耗电能。也就是说，功率传输电路的一些部分总是消耗电能。在一些实施方式中，功率传输管理器634基于电能和/或负载的存在可自动地将功率提取器630打开和关闭。也就是说，例如，如果输入功率掉到阈值(例如，在5V时1.0mA)以下，功率传输管理器634可自动地进入睡眠状态。当功率在阈值以上时，功率传输管理器634可确定任何负载是否被连接或应该被连接。在没有电源和/或负载时，功率传输管理器634不提供控制信号，其不导致功率传输，或可产生信号使得活动电路停用。功率传输管理器634可以是很复杂的，还可以或可替换地包括计时器结构，其使得***在周期性时间(例如，5分钟)之后醒来以重新检查***的状态。
在一些实施方式中，通过功率传输管理器634体现的功率管理的概念可以被看作包括多个方面。例如，功率管理可包括商业规则和控制，其中每个规则可控制不同的功率控制方面，或以不同方式控制相同的功率控制方面。商业规则和控制可以以硬件、软件或一些组合被实现。商业规则可被分解为计划规则，其为着眼于阻抗匹配或功率曲线监控的策略规则。组织规则是决定如何处理多个输入和多个输出的战术规则。规则可提供和/或执行提供功率提取器630的特定功能的参数。控制可以执行动作或实施商业规则。例如，在一些实施方式中，阻抗匹配可仅匹配单个电源。选择性匹配可以被执行用于最能合理匹配的输入源。
在一些实施方式中，确定如何传输能量给负载或确定功率传输策略包括确定或识别并选择功率分配规则。然后根据所选择的功率分配规则，功率传输发生。功率分配规则可以简单或复杂，并且一般可以分类如下。
分级规则导致一个负载高于另一个负载的简单优先级。随着源功率上下波动，传输到负载的功率可以给予一个负载高于另一个的优先处理。一个示例可以是支持临界任务设备的操作电路，同时给多个备用电池中的一个重新充电以较低优先级。
循环规则制定了用于分配功率的程序表。例如，功率可以被分配给一个负载一段时间，然后给另一个，然后再给另一个。这样，所有的负载在给定时间段内可以接收所分配功率的一部分。基于分配规则对于每个负载可制定固定的分配。例如，***可分配所有被分配功率的80％给主电池充电，留下20％给一个或多个其它负载。
基于时间规则允许功率分配基于天时间或周时间。例如，***可以用日升/日落时间表编程并且具有确定太阳峰值小时的逻辑。因此，希望功率在每天的特定时间太阳能电池板的峰值。基于天时间，***可根据一个策略或另一个策略来分配功率。在另一种情况中，***可具有指示峰值负载使用的历史数据。可根据预期使用在每天的特定时间分配功率。注意如下所述，峰值输入功率和峰值负载可以被主动确定并动态地说明。然后基于时间规则可作为另一个应用规则的框架。例如，在每天的某些时间内，可以使用循环，而在每天的其它时间使用基于需求策略。
基于功能规则使得***可根据***中负载的功能或目的来分配功率。例如，在起博器中，功能电路可以被给予高于给电池充电的优先级。类似地，在飞机中可以给予导航设备的优先处理级别在机舱灯之上。基于需求规则可调节功率传输以和负载的需求相当。基于需求规则需要在输出耦合硬件640中的另外的检测电路(未示出)。在一些实施方式中，功率提取器630包括负载平衡逻辑(硬件和/或软件)以执行基于命令规则。在一些实施方式中，也可使用基于命令规则。也就是说，中心站或其它控制实体可提供应当如何分配功率的规则，其可以不考虑(override)***中已有的任何其它规则或条件。
如已经提出的，对于多个情况的任何一个(需求变化、每天的时间、电源的数量/强度等)，功率分配规则可以一贯地被应用，或者被调节。
功率传输管理器634可包括或具有相关的阻抗控制器635。阻抗控制器635可以涉及将输入耦合硬件620和/或输出耦合硬件640的阻抗分别与相关电源或负载的阻抗匹配的硬件和软件。阻抗匹配的技术如上文所述，这里不再重复。
在一些实施方式中，功率提取器630包括显示逻辑636。显示逻辑636可包括为功率提取器630或***600生成状态输出和潜在的用户接口功能的硬件和软件。在一些实施方式中，显示逻辑636被耦合到功率提取器630，并且不是功率提取器的必需部分。在这样实施中，块显示逻辑636可表示将功率提取器630连接到显示逻辑的耦合组件。显示逻辑636可向实体外部功率提取器630提供操作状态662。示例包括心跳信号，或关于传给其它硬件的的参数和操作的更详细的信息。显示逻辑636可包括显示控制性能，其允许***600产生文本和/或图像表示从而呈现给用户。在一些实施方式中，显示逻辑636可包括消息，该消息指示如何操作***的信息。例如，在依靠太阳能电源的***中，显示逻辑636可指示用户应当找到光源以防止由于功率损失而引起机器关闭。本领域读者应当理解很多其它相似的应用也是可以的。
在一些实施方式中，与***600分离的实体交换信息。这类实体可以是管理实体或中心站，或一些其它实体。收发信机638给功率提取器630提供发送和接收信息的能力。收发信机638可发送遥感探测，其指示操作状态662，例如***600位于什么地方，当前硬件/软件的版本是什么，什么存储器可用，***上现在的配置是什么，电池电能还剩多少等等。收发信机638可接收算法、配置参数、功率特征、更新固件、或其它控制信息。收发信机638可通过有线或无线链接，在网络上或给单个设备通信，也可潜在地提供安全通信。
接口660表示默认界面，其可将功率提取器630耦合到任何类型的局部电路、用户输入机构、或其它任何本文未明确讨论的接口。
图48示出了根据一些实施方式的手表***，其具有多个电源，一功率提取器以及多个负载。表700表示具有两个电源-太阳能电源712和热电源714的手表。太阳能电源712可包括位于表的表面或主体上的太阳能电池板。当佩戴时，太阳能电池可提供来自环境光的能量。热电源714可置于手表的末梢侧。因此，当佩戴时，热电源靠近佩戴者的手臂，并且可以从佩戴者散发出的热量产生能量。两个源都不是稳定的电源。不会一直有光，佩戴者可能将手表摘下从而移开热源(假设“室温”热不是足够的热源)。
功率提取器720接收来自两个源712和714的功率，然后将其传输至多个负载。在手表700中，一个负载是手表机构730。另一个负载是电池740。手表机构730表示内部机构，其使得手表显示时间、计算日期，执行秒表功能、存储数据、产生显示、移动指针、或者手表700的其它可用功能。电池740是可充电电池，因此是负载。当电源可用时，功率提取器720从一个或两个电源给手表机构730提供功率。当电源712和714都不可用时，电池740给手表机构730供电。
在一些实施方式中，手表机构730是比电池740优先级高的负载。也就是说，功率提取器720在给电池740充电之前首先给手表机构730供电。在某些操作条件下，电源712-714可提供比操作手表机构730所需的还要多的功率，则功率提取器720将给电池740充电。在执行阻抗匹配的实施中，功率提取器720可选择仅与一个负载匹配阻抗。在一些实施方式中，优先级最高的可用负载将被匹配阻抗，而其它负载将不被匹配。
在一些实施方式中，功率提取器720与电源712-714进行阻抗匹配。功率提取器720可仅与单个电源匹配。在这样实施中，功率提取器720可选择与具有最大功率输入的电源匹配阻抗。
电池740和手表机构730都有相关功率特征。沿着相似线，太阳能电源712和热电源714都具有输入功率容量。考虑太阳能电源712在良好光照条件下提供0.3W功率，热电源提供0.1W功率，总共是0.4W功率。如果手表机构730仅需要0.3W功率，当电池740不需要充电时(例如，其功率水平大于阈值)，则功率提取器720可选择关闭与热电源714的连接。在较弱光照条件下也许太阳能电池712掉到0.25W。因此，功率提取器720将连接热电源714以弥补差距。如果组合电源不能满足手表机构的需要，则功率提取器可选择让电池来运行手表机构，并引导输入功率给电池充电。功率提取器720的灵活性提供了在任何不同情况中应用功率的能力。
在对上述规则进一步的讨论中，在一些实施方式中，手表700包括动态功率分配策略。例如，可以采用动态分级。这样的实施可以操作如下：当电源712和电源714都不可用时，用电池740运行手表；当热电源可用时，用热电源714运行手表机构730；当太阳能电源712和热电源714均可作用时，用热电源运行手表机构730，用太阳能电源712给电池740充电。可采用其它情形。
图49示出了根据一些实施方式的无线路由器***，其具有多个电源、一功率提取器以及多个负载。***800示出了无线路由器810具有耦合到两个电源、风轮机832和太阳能电池板834的功率提取器812。功率提取器812选择性地将功率从电源832-834传输至无线路由器810的电路，例如路由电路814，并传输至电池816。路由电路表示无线路由器810的功能电路。功能电路将功率转换为有用功。具体地，无线路由器810给无线通信设备提供网络连接功能。
考虑到功率提取器812包括用于路由电路814的功率特征。本文描述的功率特征可以是动态特征。也就是说，功率特征依赖于特定条件。例如，无线路由器810在白天的高峰期或在晚上被接入地更频繁。在午夜或中午，对路由服务的需求小得多。因此，特征可说明随着每天的时间和/或设备活动性变化的所使用的商业规则。在负载的优先级建立的实施中，在特定环境下可转换优先级。
例如，如果无线路由器810在太阳能电池板834的使用是最有效率时的光照强的时间段内经历的通信量较少，则优先使用太阳能电池板834给电池816充电。在一些实施方式中，电池816包括多个电池技术。对于电池816的功率特征可包括指示功率提取器如何给电池组件传输功率的规则，电池中的每一个都被看作单独负载。例如，日照峰值时间较适于给铅酸电池(例如，主电池)充电，非峰值时间较适于给Ni-Cad电池(例如，备份电池)充电。
因此***800说明了各种电源和各种负载的使用。至少负载之一是复杂的，或由多个负载组成。还说明了复杂功率特征的概念。另外，在一些实施方式中，无线路由器810包括遥感探测818，其表示关于无线路由器810操作状态的数据。通信控制器820可以被用来使遥感探测818与远程或单独实体进行通信。通信控制器820还可接收来自单独实体的数据。通信控制器820可经由无线收发信机822和/或有线连接824进行操作。无线和有线通信技术是常规的，本领域技术人员公知的。可以使用任何适当的通信媒介和技术。
图50示出了根据一些实施方式的起搏器***，其具有多个电源、一功率提取器以及一负载。起搏器910说明了具有多个电源和单个负载的***。根据给定应用的需要，可以采用任何数目的电源和负载的组合。
起搏器910包括功率提取器912，耦合到两个电源、电池922和热偶924。商业规则可指示使用尽可能多的热偶924，或持续使用它给电池922持续点滴式充电，或一些其它情形。功率提取器912从一个或两个电源将功率传输给操作电路914，操作电路914执行起搏器910的功能。
起搏器910包括操作参数916，其表示指示起搏器状态的数据，数据可包括关于机器如何操作，是否有效，是否需要服务等临界信息。操作参数916还可包括与功率提取器912的操作相关的信息(例如，配置、规则)。因此，功率提取器912可获得来自用于执行的操作参数916的数据。在一些实施方式中，经由无源无线通信***(例如，射频标识符(RFID)技术)发送或接收这些信息。
起搏器910包括RFID通信集成电路(comm IC)930。IC 930控制天线932，包括产生即将经由天线932发送的消息，以及接收并处理经由天线接收的信号。例如由RFID通信IC 930和天线932示出的电路的一般操作如下。生成非常接近起搏器910的电磁(EM)波(例如，英寸或英尺)。EM波冲击天线932，然后生成电荷并产生势能。IC 930存储势能(例如，在电容器中)并利用势能给IC供电。然后IC从操作参数916生成消息并发送该消息。在接收情况，IC 930接收并处理消息并将一个或多个项目存储到操作参数916中供功率提取器912使用。
图51示出了根据一些实施方式的具有多个电源、一功率提取器以及多个AC负载的***。***1000表示具有逆变器的功率传输***。如本领域所公知，逆变器是从直流电(DC)产生交流电(AC)的电子设备或***。一般地，DC到AC转换是作为方波DC电流到正弦AC电流的转换被完成。逆变器一般是常规光电(PV)和其它可更新能源***的关键部件，用于控制这些能源***和各种电子负载之间的电子流。逆变器执行各种DC电源到整齐的50-60Hz正弦交流电(AC)的转换。逆变器还执行最大功率点追踪(MPPT)，表面上保持尽可能有效的产生功率。本文中描述的逆变器也可具有连接中心站的通信接口，用于发送统计和警报。
如所示，功率提取器1022是逆变器1020的组件。也就是说，逆变器***可包括功率提取器作为功率传输元件。***1000包括一个或多个DC电源1012-1014，其可以被动态地与功率提取器1022耦合或断开以提供DC电流。功率提取器1022的操作与本文中已经描述的实施方式相同。***1000与上文描述的不同之处在于功率提取器1022的输出的用电设备是逆变电路1024。一个或多个AC负载1042-1044可以被选择性地、动态地与逆变器1020耦合和断开，从而接收来自逆变电路1024的功率。
逆变电路1024一般转换功率提取器1022有效传输的输出功率，并以有效的方式对功率进行转换和过滤。其结果是比***以传统技术执行更高效率的逆变器。上述关于功率分配策略，给一个或多个负载分配功率等的讨论很好地应用于***1000，如其在上述实施方式中所做。区别是负载消耗AC功率而不是DC功率。在功率提取器1022中执行时，监控输出功率的相似问题也适用于在逆变电路1024中。监控功率输出的机构在逆变电路1024和功率提取器1022中是有区别的。
逆变电路1024是算法操作的非线性电流模式能量变换器。逆变器1020经由逆变电路1024使用几何结构或拓扑学以执行其来自功率提取器1022提供的输出的电流变换。电流变换拓扑技术在微处理器控制下将DC功率转化为AC功率。微处理器可以是独立的微处理器，而不是功率提取器1022中所使用的。AC负载1042-1044针对电压、频率和/或相位的负载需求可在软件控制下感测，并因此向期望的电压、频率和/或相位执行。可替代地，或另外地(例如，替换)，对于电压、频率和/或相位的负载需求可以是受控配置。
负载监控器1026表示一个或多个组件，无论是硬件、软件或组合(例如，具有已安装固件控制的硬件)，其监控逆变电路1024的输出的电压(V)、频率(FREQ)和/或相位。基于检测到的和/或基于规则或外部输入，负载监控器1026可给逆变电路1024提供配置。注意，即使负载监控器1026在硬件中执行，如果输入到逆变电路1024的微处理器，则到逆变电路1024的其输入可以被看作“软件控制”。负载监控器1026还可包括到，例如中心站的通信连接(未示出)，其中中心站发送传递到逆变电路1024配置参数。
另外，或可替代地，对于负载监控器1026，逆变器1020可包括更“手动的”的配置机构。这些配置机构可包括开关(例如，一般使用配置“DIP”开关(双列直插式封装))。也可使用其它开关或可比机构。DIP开关典型地具有一排滑杆或摇杆(或甚至螺杆状旋转机构)，其可被设定在一个或另一个位置。每个开关位置可配置不同项目，或所有开关位置的合成可提供到微处理器的二进制“数字”输入。频率选择1032表示设置逆变器1020的输出频率的配置机构。电压选择1034可被用于选择逆变器1020的输出电压。相位选择1036可被用于选择逆变器1020的输出相位。频率选择1032、电压选择1034以及相位选择1036的使用可使得即使在逆变器1020操作的栅格中提供的电压、频率、或相位信息不正确的情况下，逆变器1020仍可正确操作。
在一个实施方式中，本文中所公开的设备包括：第一节点和第二节点；在第一和第二节点之间传输功率的功率提取器，其中当功率提取器在第一模式操作时，功率提取器***作由此传输的功率强度至少部分地取决于连续检测到的功率变化，并且其中第一和第二节点的电压和电流是未调节的。检测到的功率变化可包括瞬时功率斜率。传输的功率强度也可取决于与连续检测的功率变化同时发生的电压变化。
在一个实施方式中，该设备进一步包括耦合到第一节点的电源，其中功率提取器以一量级传输功率，该量级使电源在功率提取器的控制之外的给定情况下接近提供最大可用功率，且传输功率的量级部分取决于最大可用功率。在一个实施方式中，功率提取器在功率提取器效率低时传输由电源提供的最大功率。在一个实施方式中，在功率提取器的控制之外的给定情况下，功率提取器典型地实际上没有达到具有来自电源的绝对最大功率，并且在功率提取器效率低时典型地实际上没有达到传输由电源提供的绝对最大功率。
在一个实施方式中，功率变化是下述之一的功率的变化：第一节点、第二节点、功率提取器内部。有时功率提取器在是保护模式的第二模式操作，，在保护模式中功率传输响应于至少一个检测到的限制条件而被调节。
在一个实施方式中，在一些情况下，调节包括防止完全地功率传输，在其它情况下，调节包括将功率传输降低到低于其它可用量。在一个实施方式中，至少一个检测的限制条件包括下述一个或多个：第一节点、功率提取器或第二节点中的过电压、过功率或过电流；第一节点、功率提取器或第二节点中的太小的电压、功率或电流；以及设备限制条件。在一个实施方式中，该设备进一步包括温度传感器以感测耦合到第二节点的负载的温度，其中超过的感测温度是设备限制条件的示例。
在一个实施方式中，当功率提取器在第一模式操作时，传输的功率的量级部分地取决于偏置信号的值。在一个实施方式中，功率提取器适应地在电源和功率提取器与负载的组合之间匹配阻抗。
在一个实施方式中，功率提取器包括连接到第一节点以连续地传输能量的第一能量传输电路、连接到第二节点以连续地传输能量的第二能量传输电路，以及连接在第一节点和第二节点之间以在第一能量传输电路和第二能量传输电路之间不连续传输能量的中间能量传输电路。在一个实施方式中，第一和第二能量传输电路可以是多相平分线能量传输电路，以引起多相平分线能量传输并且与不连续中间能量传输电路连接。在一个实施方式中，功率提取器包括开关电路，其调节在介于第一和中间能量传输电路之间的第三节点处，以及介于中间和第二能量传输电路之间的第四节点处的电压。在一个实施方式中，开关电路的操作频率可以被动态地调节，以最大化第一节点和第二节点之间功率传输的效率。在一个实施方式中，第一和第二能量传输电路每个包括感应器，以及中间能量传输电路包括电容器。在一个实施方式中，第一、第二和中间能量传输电路每个包括至少一个电容器。
在一个实施方式中，功率提取器包括开关电路，其具有至少部分地取决于检测的功率变化的占空比，传输功率的量级至少部分地取决于占空比。
在一个实施方式中，功率提取器包括：功率传输电路，用于在第一和第二节点之间传输功率；分析电路，用于提供开关控制信号；以及开关电路，用于响应开关控制信号控制传输的功率的量级。在一个实施方式中，分析电路包括功率变化检测电路，其用于连续地确定功率变化，并提供指示功率变化的功率变化指示信号，开关控制信号和功率变化指示信号相同。在一些实施方式中，分析电路进一步包括：功率变化检测电路，其用于确定功率变化并提供指示功率变化的功率变化指示信号；处理电路，其用于在至少一个操作模式中产生偏置信号；缩放电路，用于缩放偏置信号；组合电路，用于将缩放的偏置信号和功率变化指示信号组合，以在至少一个操作模式中产生开关控制信号。
在一个实施方式中，功率提取器是开关变换器。在一个实施方式中，该设备进一步包括耦合到第一节点的电源，其中电源包括下述电源类型中的至少一种：光电、风能、氢能发电机、电池、压电、水电、热偶、机械变形以及其它稳定电源和其它不稳定电源。
在一个实方式中，本文中公开的设备包括：第一节点和第二节点；以及在第一和第二节点之间传输功率的功率提取器，其中功率提取器在第一和第二节点之间传输功率，但是不调节第一节点处的输入电压或输入电流，也不调节第二节点处的输出电压或输出电流，其中功率提取器包括保护电路，其用于响应限制条件的指示，调节第一和第二节点之间的功率传输。
在一个实施方式中，功率提取器包括用于功率变化的功率变化检测电路，传输的功率的量级至少部分地取决于检测的功率变化。在一个实施方式中，传输的功率的量级还可以取决于与连续检测的功率变化同时发生的电压变化。在一个实施方式中，设备进一步包括耦合到第一节点的电源，在第一节点功率提取器以一量级传输功率，该量级使在功率提取器控制之外的给定情况下电源接近提供最大可用功率，且传输的功率的量级部分地取决于最大可用功率。在一个实施方式中，功率提取器操作以在功率提取器效率低时传输由电源提供的最大功率，其中在功率提取器的控制之外的给定情况下功率提取器典型地实际上没有达到具有来自电源的绝对最大功率，并且在功率提取器效率低时典型地实际上没有达到传输由电源提供的绝对最大功率。在一个实施方式中，功率提取器在不同模式下操作，其中在第一模式中，功率提取器传输最大可用功率但不调节第一节点处的输入电压或输入电流，也不调节第二节点处的输出电压或输出电流，在是保护模式的第二模式，其中响应于至少一个检测的限制条件而调节功率传输，并且输入电压、输入电流、输出电压或输出电流中的一者或多者被调节。
在一个实施方式中，本文中公开的设备包括：第一节点和第二节点；开关变换器，用于在第一和第二节点之间传输功率，其中开关变换器对于功率在第一和第二节点之间传输时的变化是敏感的，且通过检测功率斜率和改变传输功率，开关变换器连续地操作以寻求最大功率，使得功率斜率趋向于零。
在一个实施方式中，传输的功率的量级至少部分地取决于检测的功率斜率和与检测的功率斜率同时发生的电压变化。在一个实施方式中，设备进一步包括耦合到第一节点的电源，在第一节点开关变换器是在以量级传输功率的功率提取器，该量级使电源在开关变换器的控制之外的给定情况下接近提供最大可用功率，并且传输的功率的量级部分地取决于最大可用功率。在一个实施方式中，开关变换器在不同模式下操作，其中在第一模式中，开关变换器接近传输最大可用功率但是不调节第一节点处的输入电压和输入电流，也不调节第二节点处的输出电压和输出电流，在是保护模式的第二模式，其中响应于至少一个检测的限制条件来调节功率传输，并且输入电压、输入电流、输出电压或输出电流中的一者或多者被调节。
在一个实施方式中，本文中公开的***包括：耦合到第一节点的电源；耦合到第二节点的负载；功率提取器，用于在第一和第二节点之间传输功率，其中当功率提取器在第一模式操作时，功率提取器***作由此传输的功率的量级至少部分地取决于连续检测的功率变化，并且其中第一和第二节点处的电压和电流是未调节的。
在一个实施方式中，功率提取器可包括处理器，其用于检测变化并对采集的数据做统计分析。在一个实施方式中，电源包括子电源，以及负载包括子负载。在一个实施方式中，***进一步包括电源和另外的功率提取器，并且可进一步包括中心站，其用于接收来自功率提取器的信息。
在一个实施方式中，本文公开的设备包括：第一节点和第二节点；以及功率提取器，其包括：开关电路；控制环，其用于控制开关电路的开关；功率传输电路，其用于在开关电路的控制下在第一和第二节点之间传输功率，并且其中当功率提取器在第一模式下操作时，控制环控制开关电路以使功率传输电路以一量级传输功率，从而使电源在功率提取器的控制之外的给定情况下接近提供最大可用功率。
在一个实施方式中，控制环包括功率变化分析电路，其用于检测功率变化并响应于功率变化提供开关控制信号，且在第一模式中，控制环响应开关控制信号而控制开关电路。在一个实施方式中，控制环进一步包括比较电路，其用于将开关控制信号和基准电压进行比较，并响应于比较而提供开关信号以控制开关的占空比。在一个实施方式中，功率变化分析电路包括功率斜率检测电路，其用于检测功率变化的功率斜率。在一个实施方式中，功率斜率检测电路进一步检测瞬时功率斜率。在一个实施方式中，控制环包括检测与功率变化对应的电压变化的电路，并且控制环在确定开关控制信号时考虑功率变化和电压变化。在一个实施方式中，功率变化可以是下述之一处功率的变化：第一节点、第二节点或功率提取器内部。
在一个实施方式中，控制环控制开关电路的频率，且该频率影响功率传输电路的效率。在一个实施方式中，功率提取器是开关变换器，且控制环控制开关电路的占空比。在一个实施方式中，电源是设备的一部分，其中另一个电源在设备外部。在一个实施方式中，设备进一步包括第一连接器和介于第一节点与功率提取器之间的第一附加节点，以及第二连接器和介于第二节点与耦合到第二节点的负载之间的第二附加节点。在该实施方式中，在功率提取器的效率低的情况下，功率提取器传输由电源提供的最大功率。
在一个实施方式中，有时功率提取器在为保护模式的第二模式下操作，其中功率传输响应于至少一个检测的限制条件而被调节。在一个实施方式中，在一些情况下，调节包括防止功率完全地传输，以及在其它情况下，调节包括将功率传输降低到其它可用量以下。在一个实施方式中，控制环可以包括处理器，其产生偏置信号，并且当功率提取器在第二模式操作时，传输的功率的量级至少部分地取决于偏置信号的值。在一个实施方式中，控制环包括处理器，其产生偏置信号，并且当功率提取器在第一模式操作时，传输的功率的量级部分地取决于偏置信号的值。
在一个实施方式中，功率传输电路包括第一能量传输电路，其连接至第一节点以连续地传输能量；第二能量传输电路，其连接至第二节点以连续地传输能量；以及中间能量传输电路，其连接在第一和第二能量传输电路之间，以在第一和第二能量传输电路之间不连续地传输能量。在一个实施方式中，开关电路调节在介于第一和中间能量传输电路之间的第三节点处的电压，并且调节在介于中间和第二能量传输电路之间的第四节点处的电压。
在一个实施方式中，在第一操作模式期间，能量传输的量级是典型地是电源提供的和最大可用功率非常接近。在一些实施方式中，开关电路、控制环和功率传输电路由密封在外壳中的印刷电路板支撑。
在一个实施方式中，本文中公开的设备包括：第一节点和第二节点；以及功率提取器，包括：开关电路；控制环，用于控制开关电路的开关；以及功率传输电路，用于在开关电路的控制下，在第一和第二节点之间传输功率，其中当功率提取器在第一模式下操作时，控制环控制开关电路寻求使功率传输电路在一量级传输功率，以使在功率提取器的控制之外的给定情况下电源提供最大可用功率。
在一个实施方式中，控制环包括功率变化分析电路，用于检测功率变化并响应于功率变化提供开关控制信号，其中在第一模式中，控制环响应于开关控制信号来控制开关电路。在一个实施方式中，控制环进一步包括比较电路，其用于将开关控制信号和基准电压进行比较，以提供响应于该比较的用于控制开关的占空比的开关信号。在一个实施方式中，功率变化分析电路包括功率斜率检测电路，其用于检测功率变化的功率斜率。在一个实施方式中，功率斜率检测电路检测瞬时功率斜率。在一个实施方式中，控制环包括检测与功率变化相对应的电压变化的电路，并且控制环在确定开关控制信号时考虑功率变化和电压变化。
在一个实施方式中，本文中公开的***包括：第一节点和第二节点；功率传输电路，用于在第一和第二节点之间传输功率；开关电路，用于控制第一和第二节点之间的功率传输；以及控制环，其包括电路，该电路用于检测功率变化，并响应检测的功率变化控制开关电路的占空比，从而控制功率传输电路。
在一个实施方式中，检测功率变化的电路和功率传输电路的距离大于一米。在一个实施方式中，检测功率变化的电路和功率传输电路位于普通的容器内。在一个实施方式中，通过测量下述位置中至少一个的信号来确定功率变化：在第一节点、在功率传输电路或在第二节点。在一个实施方式中，控制环包括信号产生器，用于产生在占空比的控制中使用的信号。在一个实施方式中，***进一步包括耦合到第一节点的负载。在一个实施方式中，***进一步包括耦合到第二节点的负载。在一个实施方式中，功率传输电路包括第一能量传输电路，其连接至第一节点以连续地传输能量，第二能量传输电路，其连接至第二节点以连续地传输能量，以及中间能量传输电路，其连接在第一和第二能量传输电路之间，以在第一和第二能量传输电路之间不连续地传输能量。在一个实施方式中，开关电路调节第一和中间能量传输电路之间的第三节点处的电压，以及中间和第二能量传输电路之间的第四节点处的电压。
在一个实施方式中，本文中公开的方法包括：通过功率传输电路将第一节点处的功率传输至第二节点；检测功率变化；在第一操作模式中，响应于检测的功率变化来产生开关控制信号；响应于开关控制信号而产生用于控制开关的开关信号；以及通过打开和关闭开关从而调节功率传输电路。
在一个实施方式中，通过将开关控制信号和基准信号进行比较来产生开关信号。在一个实施方式中，该方法进一步包括产生用于产生开关控制信号的偏置信号。在一个实施方式中，偏置信号用于在第一模式和保护模式中产生开关控制信号。在一个实施方式中，功率传输电路的调节是从耦合到第一节点的电源提供的功率在功率传输电路的控制之外的给定情况下接近最大可用量。
在一个实施方式中，本文公开的设备包括：第一节点和第二节点；光电电源；以及功率提取器，用于在第一和第二节点之间传输来自光电电源的功率，其中功率提取器、第一节点、电源以及第二节点是单独集成电路的各个部分。
在一个实施方式中，功率提取器寻求将功率提取器的输入阻抗和电源的输出阻抗匹配。在一个实施方式中，功率提取器***作以寻求传输一量级的来自电源的功率，由此电源在功率提取器的控制之外的给定情况下提供最大可用功率。在一个实施方式中，设备进一步包括第三节点和第四节点；第二光电电源；以及第二功率提取器，其用于在第三和第四节点之间传输来自第二光电电源的功率，其中功率提取器、第三节点、电源、以及第四节点是第二单独集成电路的各个部分，其中第二和第四节点互相连接。
在一个实施方式中，本文公开的设备包括：第一节点、第二节点、第三节点和第四节点；以及第一功率提取器，其用于在第一和第二节点之间传输第一功率，包括提供第一电流至第二节点，其中第一功率提取器包括检测第一功率变化的第一功率变化分析电路，并且其中第一功率提取器以至少部分地取决于检测的第一功率变化的量级传输所述第一功率；以及第二功率提取器，其用于在第三和第四节点之间传输第二功率，包括提供第二电流至第四节点，其中第二功率提取器包括检测第二功率变化的第二功率变化分析电路，并且其中第二功率提取器以至少部分地取决于检测的第二功率变化的量级传输所述第二功率。
在一个实施方式中，第一负载被耦合到第二节点，而第二节点被耦合到第四节点。在一个实施方式中，第二和第四节点互相连接，负载被耦合到第一和第四节点。在一个实施方式中，设备进一步包括耦合到第一节点的第一电源和耦合到第三节点的第二电源。在一个实施方式中，设备进一步包括支持第一和第二电源以及第一和第二功率提取器的框架。在一个实施方式中，第一电源邻近第一功率提取器，而第二电源邻近第二功率提取器。在一个实施方式中，操作第一功率提取器，使得在至少一个模式中，第一功率提取器寻求与第一电源的阻抗匹配，操作第二功率提取器，使得在至少一个模式中，第二功率提取器寻求与第二电源的阻抗匹配。
在一个实施方式中，设备进一步包括中心站，其用于从第一和第二功率提取器获得信息。在一个实施方式中，中心站还给第一和第二功率提取器提供信息。
在一个实施方式中，本文公开的***包括：第一电源和第二电源；第一节点、第二节点、和第三节点；第一功率提取器，其通过第一节点耦合到第一电源，以将来自第一电源的功率通过第一节点传输至第二节点；以及第二功率提取器，其通过第三节点耦合到第二电源，以将来自第二电源的功率通过第三节点传输至第二节点，其中来自第一功率提取器的第一电流和来自第二功率提取器的第二电流在第三节点处结合。
在一个实施方式中，***进一步包括在第二节点处的负载，用于接收结合的第一和第二电流。在一个实施方式中，***进一步包括框架，第一和第二电源刚性连接到框架。在一个实施方式中，***进一步包括框架，第一和第二电源以及第一和第二功率提取器刚性连接到框架。
在一个实施方式中，第一功率提取器被置于邻近第一电源，第二功率提取器被置于邻近第二电源。在一个实施方式中，由第一功率提取器提供的功率量至少部分依赖于第一电源的特性，由第二功率提取器提供的功率量至少部分依赖于第二电源的特性。在一个实施方式中，第一和第二功率提取器选择性地从第一和第二电源传输功率，有时第一和第二功率提取器不从第一和第二电源传输功率。在一个实施方式中，***进一步包括附加的功率提取器，其用于从附加电源提供电流给第二节点。在一个实施方式中，电源包括下述中至少一种：光电、风能、氢能发电机、电池、压电、水电、热偶电源和其它稳定的可变电源，以及其它不稳定电源。
在一个实施方式中，***进一步包括中心站，其用于从第一和第二功率提取器获得信息。在一个实施方式中，中心站还给第一和第二功率提取器提供信息。
在一个实施方式中，本文公开的***包括：节点；排列在框架中的一组电源；一组功率提取器，每一个从电源中的仅一个电源提供功率到节点。
在一个实施方式中，功率提取器中每个被置于电源中一个的附近。在一个实施方式中，电源是光电电源。在一个实施方式中，光电电源是光电板，每个包括多个光电电池。在一个实施方式中，光电电源每个是单独的光电电池。
在一个实施方式中，***进一步包括排列在框架中的附加电源，以及附加功率提取器，其分别电耦合在附加电源之一和节点之间，其中附加功率提取器每个被置于附加电源之一的附近。在一个实施方式中，功率提取器和相应的电源之一被框架的一部分分隔。在一个实施方式中，功率提取器和相应的电源被连接在一起。在一个实施方式中，功率提取器和相应的电源通过粘性材料连接在一起。
在一个实施方式中，***进一步包括中心站，其用于从第一和第二功率提取器获得信息。在一个实施方式中，中心站还给第一和第二功率提取器提供信息。
在一个实施方式中，本文公开的***包括：第一、第二、和第三节点；电源，其用于给第一节点提供功率；第一功率提取器，其用于将功率从第一节点传输至第二节点；以及第二功率提取器，其用于将功率从第二节点传输至第三节点，并在增加第二节点处的功率电压。
在一个实施方式中，电源是光电电池。在一个实施方式中，***进一步包括在第二和第三节点之间的传输线。在一个实施方式中，***进一步包括：第四和第五节点；第二电源，用于提供功率至第四节点；第三功率提取器，用于从第四节点传输功率至第五节点；第四功率提取器，用于从第五节点传输功率至第三节点，并在增加第五节点处的功率电压。在一个实施方式中，第一和第二功率提取器提供阻抗匹配。在一个实施方式中，***进一步包括中心站，其用于从第一和第二功率提取器获得信息。
在一个实施方式中，本文公开的***包括：能量源，其提供未调节的源电压和源电流；负载；功率提取器，用于在能量源和负载之间传输功率，其中功率提取器传输具有量级的功率，该量级至少部分地取决于连续检测的功率变化，并且其中功率提取器输出电压和输出电流是未调节的。
在一个实施方式中，能量源包括稳定能量源或非稳定能量源中至少一者。在一个实施方式中，能量源包括太阳能源、潮汐能源、压电能源、风能能源、机械能源、热偶能源、燃料电池、电池或动能耦合中的一种或多种。
在一个实施方式中，能量源是第一能量源，且***进一步包括第二能量源，其提供未调节的源电压和源电流。在一个实施方式中，第二能量源是和第一能量源不同类型的能量源。在一个实施方式中，***进一步包括用于从第一和第二能量源的零个或多个动态选择传输功率的逻辑。在一个实施方式中，至少部分基于负载的功率特征，逻辑从第一和/或第二能量源动态选择传输功率。在一个实施方式中，至少部分基于负载的功率特定，逻辑动态地调节从第一和/或第二能量源传输的功率量级。
在一个实施方式中，负载包括一个或多个能量存储元件或将功率转化为有用功的组件。在一个实施方式中，负载包括一个或多个电池。在一个实施方式中，电池是铅酸电池、镍-金属氢化物电池、锂离子电池、锂离子聚合物电池、或镍-镉电池中的一者。在一个实施方式中，负载包括电容器、超级电容器、或燃料电池中的一者。在一个实施方式中，功率提取器进一步动态地匹配能量源的阻抗。在一个实施方式中，功率提取器进一步动态地匹配负载的阻抗。在一个实施方式中，***进一步包括能量源检测电路，用于标识耦合到功率提取器的可能的能量源。
在一个实施方式中，***进一步包括与功率提取器耦合的处理电路，用于管理从能量源到负载的功率传输。在一个实施方式中，处理电路包括微处理器、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)中的一者。在一个实施方式中，***进一步包括显示电路，其显示功率提取器的操作状态。在一个实施方式中，基于功率提取器的操作状态，显示电路进一步提供对于***的操作建议。在一个实施方式中，***进一步包括收发信机，用于与中心站通信，通信包括遥测发送和配置管理信息的接收。
在一个实施方式中，***进一步包括逆变器，其用于接收功率提取器提供的直流电并从直流电产生正弦交流电。在一个实施方式中，逆变器感测负载的输出频率需求，并基于负载的输出频率需求，产生具有以赫兹为单位的频率的交流电。在一个实施方式中，逆变器基于一个或多个软件控制参数或开关配置，产生具有以赫兹为单位的频率的交流电。在一个实施方式中，逆变器提供在一个电压的正弦交流电。在一个实施方式中，逆变器感测负载的输出电压需求，并基于负载的输出电压需求产生具有输出电压的交流电。在一个实施方式中，逆变器基于一个或多个软件控制参数或开关配置产生一电压的交流电。在一个实施方式中，逆变器提供在一电压和一个或多个相位的正弦交流电。在一个实施方式中，逆变器感测负载的相位需求，并基于负载的相位需求产生在该电压下具有该相位的交流电。在一个实施方式中，逆变器基于一个或多个软件控制参数或开关配置产生在该相位的交流电。
在一个实施方式中，本文公开的设备包括：输入耦合硬件，其具有接口硬件，用于选择性地耦合到一个或多个未调节的能量源，每个能量源提供在源电压和源电流的输入功率；输出耦合硬件，其具有接口硬件，用于选择性地耦合到一个或多个负载，以提供未调节的输出功率至负载作为输出电压下的输出电流。或作为输出电流下的输出电压；或其组合；功率传输电路，用于接收输入功率，连续地检测功率变化，并提供具有量级的输出功率，该量级至少部分地取决于连续检测的功率变化。
在一个实施方式中，输入耦合硬件具有接口硬件，用于选择性地耦合能量源，能量源提供至少一个不同源电流或不同源电压。在一个实施方式中，功率传输电路提供具有不同输出电流或不同输出电压中至少一个的输出功率至不同负载。在一个实施方式中，设备进一步包括具有负载特征的功率传输管理器，负载特征指示每个负载的输出电压和输出电流，其中功率传输电路根据负载的负载特征提供输出功率。在一个实施方式中，设备进一步包括收发信机，以与远程管理实体通信，包括发送状态信息和接收配置信息。在一个实施方式中，设备进一步包括阻抗控制器，其用于动态地控制输入耦合硬件和输出耦合硬件的阻抗，以分别与能量源或负载的阻抗匹配。
在一个实施方式中，本文公开了在功率传输***中的方法，包括：接收来自电源的电压下的未调节的电流；标识一个或多个负载；确定功率传输管理策略，以将来自电源的功率传输至一个或多个负载；以及根据所确定的策略来传输功率，包括传输具有一量级的未调节的输出功率，该量级至少部分地取决于连续检测的功率变化。
在一个实施方式中，接收电压下的未调节电流进一步包括：探测一个或多个电源；以及选择性地耦合和断开电源以管理到功率传输电路的输入功率；其中至少部分基于负载的功率特征，功率管理逻辑动态地调节从一个或多个电源传输的的功率量级。
在一个实施方式中，确定功率传输管理策略进一步包括确定负载的功率消耗。在一个实施方式中，确定负载的功率消耗进一步包括获得负载的功率特征。在一个实施方式中，确定功率传输管理策略进一步包括确定功率分配规则；其中传输功率包括基于所确定的功率分配规则，优先给负载提供功率。在一个实施方式中，传输功率进一步包括：检测一个或多个负载；选择性地耦合和断开负载以管理到负载的输出功率；其中至少部分基于负载的功率特征，功率管理逻辑动态地调节传输至一个或多个负载的功率的量级。在一个实施方式中，该方法进一步包括向远程管理实体传送与功率传输***的操作状态相关的信息。在一个实施方式中，该方法进一步包括接收来自远程管理实体的与功率传输管理策略的应用相关的信息。
在一个实施方式中，本文公开的设备包括：第一节点和第二节点；以及功率提取器，其用于在第一和第二节点之间传输功率，其中功率提取器包括检测功率变化的检测电路，其中在第一操作模式中，功率提取器***作由此功率提取器的输入阻抗响应于检测的功率变化而被动态地改变，以接近匹配功率提取器外部的第一阻抗，其包括耦合到第一节点的电源的阻抗。
在一个实施方式中，从第一节点的角度观察，功率提取器的输入阻抗与功率提取器和耦合到第二节点的负载的复合阻抗相等。在一个实施方式中，在第一操作模式中，功率提取器***作从而功率提取器的输出阻抗响应于检测的功率变化被动态地改变，使得在一些负载条件下，功率提取器的输出阻抗接近匹配功率提取器外部的第二阻抗，其包括耦合到第二节点的负载的阻抗。在一个实施方式中，从第二节点的角度观察，功率提取器的输出阻抗与功率提取器和电源的复合阻抗相等。在一个实施方式中，功率提取器和负载每个都在设备外部。在一个实施方式中，设备进一步包括介于电源和功率提取器之间的第一连接器，和介于功率提取器和负载之间的第二连接器，其中第一阻抗包括第一连接器的阻抗，第二阻抗包括第二连接器的阻抗。在一个实施方式中，第一和第二连接器的阻抗是可忽略的。
在一个实施方式中，实际上输入阻抗典型地和电源阻抗不是精确匹配，输出阻抗和负载阻抗不是精确匹配，但是动态变化导致阻抗很接近地匹配。在一个实施方式中，当功率变化为零并且功率在整体的功率最大值时，输入和第一阻抗基本匹配，致使电源在功率提取器的控制之外的给定情况下提供最大可用功率。在一个实施方式中，功率提取器包括防止功率停留在局部功率最大值的电路，在局部功率最大值的功率变化为零。在一个实施方式中，功率提取器有时是在作为保护模式的第二操作模式下操作，在保护模式中阻抗不匹配。在一个实施方式中，不考虑耦合到第一节点处的电源的电压或电流以及耦合到第二节点的负载的电压或电流，在特定参数内阻抗是匹配的。
在一个实施方式中，检测的功率变化包括连续地检测瞬时功率斜率。在一个实施方式中，功率提取器包括连接至第一节点以连续地传输能量的第一能量传输电路，和连接至第二节点以连续地传输能量的第二能量传输电路，以及连接在第一和第二能量传输电路之间以在第一和第二能量传输电路之间不连续地传输能量的中间能量传输电路。在一个实施方式中，第一能量传输电路与具有第一阻抗的功率提取器的输入阻抗匹配。在一个实施方式中，第二能量传输电路与包括耦合到第二节点的负载的具有第二阻抗的功率提取器的输出阻抗匹配。在一个实施方式中，功率提取器包括开关电路，以调节介于第一和中间能量传输电路之间的第三节处点的电压，以及介于中间和第二能量传输电路之间的第四节点处的电压。在一个实施方式中，功率提取器包括开关电路，其具有至少部分地取决于检测的功率变化的占空比，且传输功率的量级至少部分地取决于占空比。在一个实施方式中，开关电路的频率还控制功率传输的效率，由此影响传输至第二节点的功率的数量。
在一个实施方式中，本文公开的设备包括：输入端口和输出端口；功率传输电路，其用于在输入和输出端口之间传输功率；功率变化检测电路，其用于连续地检测功率变化，其中该设备***作以寻求功率传输电路的输入阻抗和功率传输电路外部的第一阻抗匹配，其中第一阻抗包括电源的阻抗。
在一个实施方式中，从输入端口的角度观察，功率传输电路的输入阻抗和功率传输电路与耦合到输出端口的负载的复合阻抗相等。在一个实施方式中，电源和功率负载在设备外部。在一个实施方式中，电源和功率负载是设备的一部分。在一个实施方式中，电源是设备的一部分。在一个实施方式中，设备进一步包括介于电源和功率传输电路之间的第一连接器，其中第一阻抗包括第一连接器的阻抗。
在一个实施方式中，实际上输入阻抗典型地和第一阻抗不精确匹配。在一个实施方式中，功率传输电路***作以在一量级传输功率，以使电源在设备的控制之外的给定情况下接近提供最大可用功率。在一个实施方式中，负载被耦合到第二端口并且设备***作使得在一些负载条件下，功率传输电路具有输出阻抗，其寻求与功率传输电路外部的第二阻抗匹配，其中第二阻抗包括负载的阻抗。在一个实施方式中，功率传输电路包括连接至输入节点以连续地传输能量的第一能量传输电路，连接至第二节点以连续地传输能量的第二能量传输电路，以及连接在第一和第二能量传输电路之间以在第一和第二能量传输电路之间不连续地传输能量的中间能量传输电路。
在一个实施方式中，本文公开的设备包括：第一节点和第二节点；以及在第一和第二节点之间传输功率的功率提取器，其中功率提取器包括检测功率变化的检测电路，并且其中在第一操作模式中，操作功率提取器，从而响应于检测的功率变化，动态地改变介于第一和第二节点之间的功率提取器的输入和输出阻抗，以寻求将功率提取器的输入阻抗和包括耦合到第一节点的电源的阻抗的第一阻抗匹配。
在一个实施方式中，功率提取器将功率提取器的输出阻抗和包括耦合到第二节点的负载的阻抗的第二阻抗接近匹配。在一个实施方式中，从第一节点的角度看，功率提取器的输入阻抗和功率提取器与负载的复合阻抗相等，从第二节点的角度看，功率提取器的输出阻抗和功率提取器与电源的复合阻抗相等。
在一个实施方式中，本文公开的***包含：耦合到第一节点的电源，耦合到第二节点的负载；在第一和第二节点之间传输功率的功率提取器，其中功率提取器包括检测功率变化的检测电路，并且其中在第一操作模式中，操作功率提取器以响应于检测的功率变化，动态地改变功率提取器的输入阻抗，以与包括电源的阻抗的第一阻抗接近匹配。
在一个实施方式中，在一些负载的条件下，响应于检测的功率变化，动态地改变功率提取器的输出阻抗，以与包括负载的阻抗的第二阻抗接近匹配。在一个实施方式中，从第一节点的角度看，功率提取器的输入阻抗和功率提取器与负载的复合阻抗相等，从第二节点的角度看，功率提取器的输出阻抗和功率提取器与电源的复合阻抗相等。在一个实施方式中，实际上输入阻抗典型地和电源的阻抗不精确地匹配，且输出阻抗典型地和负载的阻抗不精确地匹配，但是动态改变致使阻抗匹配的非常接近。
在一个实施方式中，本文公开的设备包括：第一节点和第二节点；功率提取器，其用于在第一和第二节点之间提供功率，其中操作功率提取器以为了匹配阻抗而动态改变功率提取器的阻抗，从而在功率提取器的控制之外的给定情况下达到设备外部的电源的最大功率输出，该设备耦合到第一节点。
在一个实施方式中，从第一节点的角度看，功率提取器的阻抗和功率提取器与负载的复合阻抗相等。在一个实施方式中，实际上输入阻抗典型地和电源的阻抗不是精确匹配。
在一个实施方式中，本文公开的设备包括：第一节点和第二节点；功率提取器，其用于在第一和第二节点之间提供功率，其中，操作功率提取器使得甚至在第一阻抗变化，第二阻抗变化时，耦合到第一节点的设备外部的电源的第一阻抗和耦合到第二节点的负载的第二阻抗动态地匹配，。
在一个实施方式中，电源和负载各自是设备的部分。在一个实施方式中，电源和负载各自在设备外部。
在一个实施方式中，本文公开的设备包括：第一节点和第二节点；和功率提取器，其包括：功率传输电路，其用于在第一和第二节点之间传输具有电流的功率；功率变化分析电路，其用于检测功率变化和电压变化，并响应于检测的功率变化和电压变化，至少部分地控制传输的功率的量级。
在一个实施方式中，功率提取器进一步包括：开关电路，其用于控制功率传输电路；和开关控制电路，其用于控制开关电路的占空比；且其中功率变化分析电路在不同模式中操作，并且其中在普通操作模式中，在一些情况下，如果功率变化和电压变化都增加或都减小，则功率分析电路促使功率传输电路减小占空比，且如果功率变化减小且电压变化增加，或功率变化增加且电压变化减小，则增加传输功率的占空比。在一个实施方式中，功率传输电路包括第一能量传输电路，其连接至第一节点以连续地传输能量，第二能量传输电路，其连接至第二节点以连续地传输能量，以及中间能量传输电路，其连接在第一和第二能量传输电路之间以在第一和第二能量传输电路之间不连续地传输能量。在一个实施方式中，开关电路用于调节位于第一和中间能量传输电路之间的第三节点处的电压，并调节位于中间和第二能量传输电路之间的第四节点处的电压。在一个实施方式中，开关电路的操作频率被动态地调节以最大化第一和第二节点之间功率传输的效率。在一个实施方式中，第一和第二能量传输电路每个包括感应器，且中间能量传输电路包括电容器。在一个实施方式中，第一、第二和中间能量传输电路每个包括至少一个电容器。
在一个实施方式中，功率提取器进一步包括：开关电路，其用于控制功率传输电路；开关控制电路，其用于控制开关电路的占空比；其中功率变化分析电路在不同模式中操作，并且其中在普通操作模式中，在一些情况下，如果功率变化和电压变化都增加或都减小，则功率分析电路使功率传输电路增加占空比，如果功率变化减小且电压变化增加，或功率变化增加且电压变化减小，则减小传输功率的占空比。在一个实施方式中，功率传输电路包括连接至第一节点以连续地传输能量的第一能量传输电路，连接至第二节点以连续地传输能量的第二能量传输电路，以及连接在第一和第二能量传输电路之间以在第一和第二能量传输电路之间不连续地传输能量的中间能量传输电路。在一个实施方式中，开关电路用于调节介于第一和中间能量传输电路之间的第三节点处的电压，并调节介于中间和第二能量传输电路之间的第四节点处的电压。在一个实施方式中，第一和第二能量传输电路每个包括感应器，且中间能量传输电路包括电容器。在一个实施方式中，第一、第二和中间能量传输电路每个包括至少一个电容器。
在一个实施方式中，功率分析电路在不同模式下操作，且其中在普通操作模式中，功率分析电路响应于检测的功率变化和电压变化，至少部分地控制电流的量级，且在至少一个其它模式中，功率分析电路响应于至少一个其它因素，至少部分地控制电流的量级。
在一个实施方式中，设备进一步包括开关电路，其用于与功率传输电路互相作用，且其中功率分析电路控制开关电路的占空比，以至少部分地控制电流的量级。在一个实施方式中，功率分析电路还控制开关电路的频率，以至少部分地控制电流的量级。在一个实施方式中，设备进一步包括电源，其提供功率给第一节点，且在功率分析电路控制之外的给定情况以及设备效率低的情况下，功率分析电路寻求控制开关电路以最大化通过功率传输电路的功率传输。在一个实施方式中，电源是光电电源，功率分析电路控制之外的情况中的一个是电源上的日照量。在一个实施方式中，在电源和第一节点之间有至少一个中间节点。
在一个实施方式中，设备进一步包括耦合到第二节点的负载。在一个实施方式中，功率变化分析电路用于检测功率斜率和电压斜率。在一个实施方式中，功率提取器操作以寻求将功率传输电路的输入阻抗和电源的输出阻抗匹配。
在一个实施方式中，本文公开的设备包括：第一节点和第二节点；功率传输电路，其用于传输具有在第一和第二节点之间的电流的功率；功率分析电路，其用于检测功率变化，并且只要在功率变化显示功率增加时就增加电流，并只要在功率变化显示功率减小时就减小电流。在一个实施方式中，功率分析电路包括用于消除功率变化中突然变化的电路。
在一个实施方式中，本文公开的设备包括：第一节点和第二节点；功率提取器，包括：开关电路；功率传输电路，用于在第一和第二节点之间传输具有电流的功率，其中电流的量级至少部分地响应于开关电路的占空比；功率分析电路，用于检测功率功率变化和电压变化，并响应于检测的功率变化和电压变化来控制占空比。
在一个实施方式中，功率分析电路在不同模式中操作，其中在普通操作模式中，在一些情况下，如果功率变化和电压变化都增加或都减小时，则功率分析电路使得功率传输电路减小传输的电流，如果功率变化在减小而电压变化在增加，或功率变化在增加而电压变化在减小时，则使得功率传输电路增加传输的电流。在一个实施方式中，功率分析电路还控制开关电路的频率，以至少部分地控制电流的量级。在一个实施方式中，设备进一步包括耦合到第一节点的电源以及耦合到第二节点的负载。
在一个实施方式中，功率提取器在不同模式中操作，且在普通操作模式中，功率分析电路响应于检测的功率变化和电压变化来控制占空比，且在为保护模式另一个模式中，功率分析电路响应于至少一个不同因素来控制占空比。在一个实施方式中，至少一个不同因素包括至少一个限制条件的检测。在一个实施方式中，限制条件包括下述中任何一个或多个：在第一节点、功率提取器或第二节点中的过电压、过功率或过电流；在第一节点、功率提取器或第二节点的过小的电压、功率或电流；以及设备限制条件。
本文公开的背景技术部分提供各种细节信息，相信这些都是正确的，但可能不注意地包括一些错误。这些错误，如果存在，不会影响本发明的描述和权利要求。详细描述部分也可能包括一些不注意的错误，其不会减损本发明。进一步，详细描述部分包括一些用于解释功率提取器的操作的理论说明。相信这些理论说明是正确的，但如果它们的一部分不正确，也不会影响本发明的公开和描述以及权利要求。
可以理解附图包括的流程图和示意图可以各种方式被执行，且实际执行可包括各种附加的组件和导体。
本文中所用的，术语“实施方式”指本发明一些方面的执行。说明书中提及的“一实施方式”，“一个实施方式”，“一些实施方式”或“其它实施方式”意味着包含在至少一些实施方式中的详细的特征、电路或特性，但不是必须包含在所有实施方式中。不同的提及“一些实施方式”不是必须涉及相同的“一些实施方式”。
当说到元件“A”耦合到元件“B”时，元件A可以直接地耦合到元件B，或通过，例如，元件C间接地接合。当说明书或权利要求陈述组件、特征、电路、结构、过程或特性A响应于组件，特征、电路、结构、过程或特性B时，其仅仅表示A至少部分地响应于B(但是也可以响应于C，或同时响应于B和C)。也就是说，当说A响应于B时，A可以同时响应于B和C。同样地，当说A促使B时，A至少部分促使B，但与A独立或与A组合的其它也可以促使B。
如果说明书陈述组件、特征、结构、电路或特性“可能”，“可以”或“可”被包括，则详细的组件、特征、电路、或特性并不必需被包括。如果说明书或权利要求提到“一”结构，并不意味着仅有一个结构。
除本文公开的之外，在不脱离本发明精神内，可以对本发明公开的实施方式和执行做出各种修改。因此，本文的阐述和示例应被看作示意性的，不是限制性的。本发明的范围由权利要求限定。

Claims (16)

1.一种具有功率提取器的多电源多负载设备，该设备包括：
第一节点，用于提供从电源接收的功率，该第一节点具有相关联的第一工作阻抗；
第二节点，用于接收要被提供给与所述电源分离的负载的功率，该第二节点具有相关联的第二工作阻抗；和
功率提取器，用于将功率从所述第一节点传输至所述第二节点，其中当所述功率提取器操作时，至少部分地基于包括连续检测的功率变化的从所述功率提取器朝向所述负载的阻抗和从所述功率提取器朝向所述电源的阻抗来调整与所述第一工作阻抗有关的所述功率提取器的输入阻抗和与所述第二工作阻抗有关的所述功率提取器的输出阻抗的每一者，并且其中在所述第一节点处的电压和电流不是固定的和传输到所述第二节点的所述功率关于所述负载是未调节的。
2.根据权利要求1所述的设备，其中在所述第一节点处的所检测的功率变化包括瞬时功率斜率。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述功率提取器自适应地在电源与所述功率提取器和负载的组合之间进行匹配阻抗。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述功率提取器包括连接至所述第一节点以连续地传输能量的第一能量传输电路，连接至所述第二节点以连续地传输能量的第二能量传输电路，以及连接在该第一能量传输电路和第二能量传输电路之间以在该第一能量传输电路和第二能量传输电路之间不连续地传输能量的中间能量传输电路。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述功率提取器包括具有占空比的开关电路，该占空比至少部分地取决于所述检测的功率变化，且传输的功率的量级至少部分地取决于该占空比。
6.一种具有功率提取器的多电源多负载设备，该设备包括：
第一节点，用于提供功率，该第一节点具有相关联的第一工作阻抗；
第二节点，用于接收功率并耦合到负载，该第二节点具有相关联的第二工作阻抗；以及
功率提取器，该功率提取器包括：
响应于占空比的开关电路；
控制环，用于控制该开关电路的占空比，其中该控制环包括：功率变化分析电路，该功率变化分析电路用于提供开关控制信号给所述控制环，该控制环用于响应于所述开关控制信号而控制所述开关电路；检测电路，用于连续检测所述第一节点处的功率变化和功率水平、所述第二节点的电压水平以及所述第二节点能够从所述第一节点接收的功率量；以及
功率传输电路，用于在该开关电路的控制下，将关于所述负载的未调节的功率从所述第一节点传输至所述第二节点，且其中当所述功率提取器操作时，所述控制环响应于所述检测电路，并且其中响应于所述开关电路并至少部分基于在所述第一节点处的检测的功率变化和功率水平、所述第二节点的电压水平以及所述第二节点能够从所述第一节点接收的功率量，第一功率存储电路和第二功率存储电路的每一者被调制与用于提供功率的所述第一节点的所述第一工作阻抗和用于接收功率的所述第二节点的所述第二工作阻抗有关。
7.一种具有功率提取器的多电源多负载***，该***包括：
电源；
负载；
第一节点，用于从所述电源接收功率，该第一节点具有相关联的第一工作阻抗；
第二节点，用于提供功率至所述负载，该第二节点具有相关联的第二工作阻抗；和
功率提取器，该功率提取器包括：
响应于占空比的开关电路；
控制环，用于控制所述开关电路的占空比以提供开关控制信号给该控制环，该控制环用于响应于所述开关控制信号而控制所述开关电路；
检测电路，用于连续检测所述第一节点处的功率变化和功率水平、所述第二节点的电压水平以及所述第二节点能够从所述第一节点接收的功率量；以及
功率传输电路，该功率传输电路包括与所述第一节点耦合的第一功率存储电路和与所述第二节点耦合的第二功率存储电路，该功率传输电路用于基于所述开关电路的占空比将关于所述负载未调节的功率从所述第一节点传输至所述第二节点，其中所述控制环调整在所述功率提取器的控制之外的给定条件下的所述功率传输电路的功率传输效率，并且所述控制环响应于检测电路，并且其中响应于所述开关电路并至少部分基于在所述第一节点处的检测的功率变化和功率水平、所述第二节点的电压水平以及所述第二节点能够从所述第一节点接收的功率量，所述第一功率存储电路和所述第二功率存储电路的每一者被调制与所述第一工作阻抗和所述第二工作阻抗有关。
8.一种具有功率提取器的多电源多负载设备，该设备包括：
第一节点；
与所述第一节点耦合的光电电源；
与负载耦合的第二节点；和
功率提取器，用于在所述第一节点和所述第二节点之间传输来自所述光电电源的功率，其中所述功率提取器、所述第一节点、所述光电电源以及所述第二节点是单个集成电路的各个部分；以及
其中所述功率提取器将***作以响应于检测的功率变化和所述负载的接收所述光电电源生成的功率的容量动态改变所述功率提取器的阻抗；
当所述负载不能接收所述光电电源生成的所有功率时，从所述第二节点观察的输出阻抗被动态改变，以接近匹配从所述第二节点观察的所述功率提取器外部的第一阻抗，该第一阻抗包括所述功率提取器和耦合到所述第一节点的所述光电电源的阻抗；
当所述负载能够接收比所述光电电源生成的功率还多的功率时，从所述第一节点观察的输入阻抗被动态改变，以接近匹配从所述第一节点观察的所述功率提取器外部的第二阻抗，该第二阻抗包括所述功率提取器和与所述第二节点耦合的负载的阻抗；以及
当所述负载能够接收所述光电电源生成的所有功率时，所述功率提取器的输出阻抗和输入阻抗被动态改变。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述功率提取器寻求将所述功率提取器的输入阻抗和所述光电电源的输出阻抗匹配。
10.一种具有功率提取器的多电源多负载设备，该设备包括：
第一节点、第二节点、第三节点和第四节点，所述第二节点耦合到第一负载，所述第四节点耦合到第二负载；和
耦合到所述第一节点的第一电源和耦合到所述第三节点的第二电源；
第一功率提取器，用于在所述第一节点和所述第二节点之间传输第一功率，在所述第一节点和所述第二节点之间传输第一功率包括提供第一电流至该第二节点，其中该第一功率提取器包括用于检测来自所述第一电源的第一功率变化的第一功率变化分析电路，并且其中该第一功率提取器以至少部分地取决于检测的第一功率变化的量级传输所述第一功率；
其中，所述第一功率提取器***作以响应于检测的第一功率变化和所述第一负载的接收所述第一电源生成的功率的容量动态改变所述功率提取器的阻抗；
当所述第一负载不能接收所述第一电源生成的所有功率时，从所述第二节点观察的输出阻抗被动态改变，以接近匹配从所述第二节点观察的所述第一功率提取器外部的第一阻抗，该第一阻抗包括所述第一功率提取器和与所述第一节点耦合的所述第一电源的阻抗；
当所述第一负载能够接收比所述第一电源生成的功率还多的功率时，从所述第一节点观察的输入阻抗被动态改变，以接近匹配从所述第一节点观察的所述第一功率提取器外部的第二阻抗，该第二阻抗包括所述第一功率提取器和与所述第二节点耦合的所述第一负载的阻抗；以及
当所述第一负载能够接收所述第一电源生成的所有功率时，所述第一功率提取器的输出阻抗和输入阻抗被动态改变；和
第二功率提取器，用于在所述第三节点和所述第四节点之间传输第二功率，在所述第三节点和所述第四节点之间传输第二功率包括提供第二电流至该第四节点，其中该第二功率提取器包括用于检测来自所述第二电源的第二功率变化的第二功率变化分析电路，并且其中该第二功率提取器以至少部分地取决于检测的第二功率变化的量级传输所述第二功率；
其中所述第二功率提取器***作以响应于检测的第二功率变化和所述第二负载的接收所述第二电源生成的功率的容量动态改变所述第二功率提取器的阻抗；
当所述第二负载不能接收所述第二电源生成的所有功率时，从所述第四节点观察的输出阻抗被动态改变，以接近匹配从所述第四节点观察的所述第二功率提取器外部的第三阻抗，该第三阻抗包括所述第二功率提取器和与所述第三节点耦合的所述第二电源的阻抗；
当所述第二负载能够接收比所述第二电源生成的功率还多的功率时，从所述第三节点观察的输入阻抗被动态改变，以接近匹配从所述第三节点观察的所述第二功率提取器外部的第四阻抗，该第四阻抗包括所述第二功率提取器和与所述第四节点耦合的所述第二负载的阻抗；以及
当所述第二负载能够接收所述第二电源生成的所有功率时，所述第二功率提取器的输出阻抗和输入阻抗被动态改变；和
框架，用于支撑所述第一电源和所述第二电源以及所述第一功率提取器和所述第二功率提取器。
11.一种具有功率提取器的多电源多负载***，该***包括：
能量源，用于提供未调节的源电压和源电流；
负载；
功率提取器，用于在该能量源和该负载之间传输功率并且还动态地匹配所述能量源的阻抗和/或负载的阻抗，其中该功率提取器传输具有一量级的功率，该量级至少部分地取决于连续检测的功率变化，并且其中该功率提取器输出电压和输出电流是未调节的。
12.根据权利要求11所述的***，其中所述能量源是第一能量源，该***还包括：
第二能量源，用于提供未调节的源电压和源电流；和
逻辑电路，用于动态地选择以从所述第一能量源和所述第二能量源中的零个或多个来传输功率；
其中所述逻辑电路至少部分基于所述负载的功率特征动态地调节从该第一能量源和/或第二能量源传输的功率的量级。
13.根据权利要求11所述的***，该***还包括：
逆变器，用于从所述功率提取器接收直流电输出并从该直流电产生正弦交流电。
14.一种具有功率提取器的多电源多负载操作方法，该方法包括：
从电源接收未调节的源电压下的源电流；
标识一个或多个负载；
确定功率传输管理策略，以将来自该电源的功率传输至一个或多个负载；
连续地检测由所述电源生成的一定量的功率中的功率变化以及
根据所确定的策略来传输功率，包括生成不具有固定电压的电流输出来传输未调节的具有一量级的输出功率，该量级至少部分地取决于连续检测的功率变化。
15.一种具有功率提取器的多电源多负载设备，该设备包括：
连接到电源的第一节点；
连接到可变负载的第二节点；和
功率提取器，用于将功率从所述第一节点传输至所述第二节点；以及
其中该功率提取器包括用于检测在所述第一节点处的功率变化的第一检测电路和用于检测在所述第二节点处的功率变化的第二检测电路，且其中该功率提取器***作以使得在所述第一节点和第二节点之间的该功率提取器的输入阻抗和输出阻抗响应于所述电源处的检测的功率变化和所述负载的接收所述电源生成的功率的容量而被动态地改变；
当所述负载不能接收所述电源生成的所有功率时，从所述第二节点观察的所述功率提取器的输出阻抗被动态改变，以接近匹配从所述第二节点向所述功率提取器内观察的第一阻抗，该第一阻抗包括所述功率提取器和与所述第一节点耦合的所述电源的阻抗；
当所述负载能够接收比所述电源生成的功率还多的功率时，从所述第一节点观察的所述功率提取器的输入阻抗被动态改变，以接近匹配从所述第一节点向所述功率提取器内观察的第二阻抗，该第二阻抗包括所述功率提取器和与所述第二节点耦合的所述负载的阻抗；以及
当所述负载能够接收所述电源生成的所有功率时，输出阻抗和输入阻抗被动态改变。
16.根据权利要求15所述的设备，其中所述功率提取器用于将该功率提取器的输出阻抗和第二阻抗接近匹配，该第二阻抗包括耦合到所述第二节点的负载的阻抗。
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