CN207720085U - 一种光伏旁路二极管 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光伏旁路二极管，第一比较器的输出端与门的一输入端连接，第二比较器的输出端与门的另一输入端连接，与门的输出端与缓冲器的输入端连接，缓冲器的输出端与第一功率MOS管的栅极连接，第一功率MOS管的漏极与源极之间连接有寄生二极管；第一功率MOS管的漏极与第二比较器的反相输入端连接，振荡器的输出端与电荷泵的输入端连接，电荷泵的输出端与电容C、第一比较器的同相输入端并接，第二功率MOS管的源极与振荡器、电荷泵并接，第二功率MOS管的栅极依次连接振荡器、电荷泵、电容C、第一比较器、与门、第二比较器、缓冲器、第一功率MOS管的源极连接后形成光伏旁路二极管的正极。本光伏旁路二极管的导通压降低，反向漏电流较小。

Description

一种光伏旁路二极管

技术领域

本实用新型属于半导体器件技术领域，具体涉及一种光伏旁路二极管。

背景技术

目前旁路二极管已经从普通PN结二极管(第一代使用产品)发展到现在的大电流肖特基太阳能光伏旁路二极管(第二代使用产品)。第一代使用产品采用的普通的PN结二极管导通压降高，电流通过时正向功耗大，产生较高的温度，造成接线盒受热变形，二极管自身热失效，金属电路连接件氧化等一系列的安全隐患。在单晶硅、多晶硅大功率太阳能组件上使用已经不能达到太阳能标准的指标要求；目前仅使用于非晶薄膜发电组件，并逐步被GPP型光伏二极管取代。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种结构合理的光伏旁路二极管。

实现本实用新型的技术方案如下：

一种光伏旁路二极管，包括第一比较器、第二比较器、与门、缓冲器、第一功率MOS管、第二功率MOS管、振荡器、电容C，

所述第一比较器的输出端与与门的一输入端连接，第二比较器的输出端与与门的另一输入端连接，与门的输出端与缓冲器的输入端连接，缓冲器的输出端与第一功率MOS管的栅极连接，第一功率MOS管的漏极与源极之间连接有寄生二极管；第一功率MOS管的漏极与第二比较器的反相输入端连接，

以及为电容C充电且提高寄生二极管上压降的电荷泵，所述振荡器的输出端与电荷泵的输入端连接，电荷泵的输出端与电容C、第一比较器的同相输入端并接，

第二功率MOS管的源极与振荡器、电荷泵并接，第二功率MOS管的漏极为光伏旁路二极管的负极，

第二功率MOS管的栅极依次连接振荡器的电源输入端、电荷泵的电源输入端、电容C一端、第一比较器的电源输入端、与门的电源输入端、第二比较器的电源输入端、缓冲器的电源输入端、第一功率MOS管的源极连接后形成光伏旁路二极管的正极。

所述第一比较器的同相输入端连接有由电阻R1、电阻R2并接构成的电阻分压器，第一比较器的同相输入端连接与电阻R1、电阻R2之间，电阻R1另一端与电荷泵的输出端连接。

采用上述的技术方案，通过使用电荷泵、两个比较器、与门、两个功率MOS管的配合，使光伏旁路二极管的导通压降低，反向漏电流较小。

附图说明

图1为本实用新型的电路框图；

图2a为本实用新型不工作状态时的示意图；

图2b为本实用新型工作状态时的示意图；

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示,一种光伏旁路二极管，包括第一比较器1、第二比较器2、与门3、缓冲器4、第一功率MOS管5、第二功率MOS管6、振荡器7、电容C，第一比较器的输出端与与门的一输入端连接，第二比较器的输出端与与门的另一输入端连接，与门的输出端与缓冲器的输入端连接，缓冲器的输出端与第一功率MOS管的栅极连接，第一功率MOS管的漏极与源极之间连接有寄生二极管8；第一功率MOS管的漏极与第二比较器的反相输入端连接，以及为电容C充电且提高寄生二极管上压降的电荷泵9，振荡器的输出端与电荷泵的输入端连接，电荷泵的输出端与电容C、第一比较器的同相输入端并接，第二功率MOS管的源极与振荡器、电荷泵并接，第二功率MOS管的漏极为光伏旁路二极管的负极。

第二功率MOS管的栅极依次并接振荡器的电源输入端、电荷泵的电源输入端、电容C一端、第一比较器的电源输入端、与门的电源输入端、第二比较器的电源输入端、缓冲器的电源输入端、第一功率MOS管的源极连接后形成光伏旁路二极管的正极。第一比较器的同相输入端连接有由电阻R1、电阻R2并接构成的电阻分压器，第一比较器的同相输入端连接与电阻R1、电阻R2之间，电阻R1另一端与电荷泵的输出端连接。

本光伏旁路二极管结构如图1方框图所示。第一功率MOS管M1是主开关元件，寄生二极管D短接在第一功率MOS管M1的源极和漏极之间，在电路工作时承担重要作用。

升压部分，它包括电荷泵(给电容器C充电到VDD；VDD是电源电压，给其他部分供电，同时提高寄生二极管D上的压降)和振荡器(有源晶振)。第二功率MOS管M2的作用是保护振荡器，该振荡器通常用有源的低压晶体管实现。为此，第一功率MOS管M1的寄生本征二极管的导通阈值(通常在300-400mV左右)必须比第二功率MOS管M2大。

第一比较器Comp1监视两个阈值电压VDD；第二比较器Comp2与第一功率MOS管M1相连，监视极性变化。

缓冲器给第一功率MOS管M1的栅极提供驱动电压。在普通DC/DC升压转换器中需要电感，在本产品中，我们取消了电感，采用了更简单的标准IC集成技术。此外，第一比较器Comp1 控制电路的开关，且第一比较器Compl可以精确设置阈值电压(通过电阻分压器)，且可以根据第一功率MOS管M1的最小导通阈值来调节。

工作时，在太阳能电池板正常工作时，第一功率MOS管M1的漏极和源极之间的电压为正，第一功率MOS管M1保持截止状态，这时辅助驱动***也不工作。这种情况如图2a所示。

如果连接到功率MOS管的太阳能电池板的一部分被遮蔽，则第一功率MOS管M1的漏极和源极之间的电压反转，其信号变为负，因为未被遮蔽的电池板产生的电流从寄生二极管D的负极流向正极。一旦第二功率MOS管M2导通，寄生二极管D上的电压降可以被电荷泵利用，这种情况如图2b所示，在左侧注释了电压值，来自其他电池板的电流流过寄生二极管D。

经过几个振荡器周期之后，电容器C被充电到缓冲器所需电压VDD，以用足够的驱动电压来导通M1，以最小化漏极-源极电阻——Rds，on。这种情况如图2b所示，右侧注释了电压值。在这种情况下，大部分电流从第一功率MOS管M1流过。

当然，由于不可避免的电流损失，电容C上的电荷必须周期性地恢复。整个驱动***可以设计成使电容C所需的充电时间比第一功率MOS管M1的导通时间少得多(例如<10％)。实际上，当电容C上的电压增加到一定的阈值时(例如，可以设置为5V)，通过检测第一比较器Comp1，可以使M1导通。反过来，当电容C两端的电压降低到较低的阈值时(可以是4.5V)，第一功率MOS管M1截止，以便恢复电容器C的电荷。当阴影被去除时，第二比较器Comp2检测到反向极性条件，使第一功率MOS管M1截止(第二功率MOS管M2也被截止并且电荷泵被禁用)。与门执行来自第一比较器Comp1和第二比较器Comp2的信号的逻辑乘积，使得只要至少一个比较器输出为0就可以使第一功率MOS管M1截止。

Claims (2)

1.一种光伏旁路二极管，其特征在于，包括第一比较器、第二比较器、与门、缓冲器、第一功率MOS管、第二功率MOS管、振荡器、电容C，

所述第一比较器的输出端与与门的一输入端连接，第二比较器的输出端与与门的另一输入端连接，与门的输出端与缓冲器的输入端连接，缓冲器的输出端与第一功率MOS管的栅极连接，第一功率MOS管的漏极与源极之间连接有寄生二极管；第一功率MOS管的漏极与第二比较器的反相输入端连接，

以及为电容C充电且提高寄生二极管上压降的电荷泵，所述振荡器的输出端与电荷泵的输入端连接，电荷泵的输出端与电容C、第一比较器的同相输入端并接，

第二功率MOS管的源极与振荡器、电荷泵并接，第二功率MOS管的漏极为光伏旁路二极管的负极，

第二功率MOS管的栅极依次连接振荡器的电源输入端、电荷泵的电源输入端、电容C一端、第一比较器的电源输入端、与门的电源输入端、第二比较器的电源输入端、缓冲器的电源输入端、第一功率MOS管的源极连接后形成光伏旁路二极管的正极。

2.如权利要求1所述的一种光伏旁路二极管，其特征在于，所述第一比较器的同相输入端连接有由电阻R1、电阻R2并接构成的电阻分压器，第一比较器的同相输入端连接与电阻R1、电阻R2之间，电阻R1另一端与电荷泵的输出端连接。