形成控制電路的方法和器件技術

本發明專利技術涉及形成控制電路的方法和器件。在一個實施方式中，控制電路包括比較器電路，比較器電路比較太陽能電池單元電壓與電池電壓，且如果太陽能電池單元電壓大于電池電壓，則響應性地觸發充電控制信號。如果太陽能電池單元電壓不大于電池電壓，比較器電路使充電控制信號無效。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術大體涉及電子學，尤其是涉及半導體、其結構以及形成半導體器件的方法。
技術介紹
在過去，太陽能庭院燈一般在日光條件期間從太陽能電池單元(solar cell)給電 池(battery)充電，并接著使用充電的電池來在夜間條件期間給LED供電。一般通過經由 二極管或二極管連接的晶體管將電池耦合到太陽能電池單元來給電池充電。二極管或二極 管連接的晶體管引入大約0.7伏的電壓降，這減小了電池充電操作的效率。而且，通過二極 管或二極管連接的晶體管的泄漏常常減小了電池充電操作的效率。一般通常響應于比較電池電壓與來自光敏電阻的電壓來做出給LED供電的決定。 該比較不方便地需要比較器，其通常由電池連續供電，從而不方便地增加了系統的功率要 求并減小了給電池充電的效率。此外，光敏電阻常常是增加成本的另一系統元件.一般通過在時鐘信號的一個階段期間給電感器充電并接著在時鐘信號的另一階 段期間給電感器放電以向LED提供電流，來給LED供電。通過控制時鐘信號的階段的脈沖 寬度來控制流到LED的電流。然而，所需的脈沖寬度調制電路相當復雜，且導致相當大的功 率消耗。電容器常常一般與LED并聯連接，使得電容器在電感器放電的時間期間被充電， 以給LED供電。當電感器隨后被再充電時，充電的電容器可接著在此時期期間給LED供 電。然而，在電感器放電階段期間，電感器在其被完全放電之后可能仍保持電連接到LED和 電容器。在這樣的條件下，電荷可能在放電階段結束時不合需要地從電容器流回電感器中 (反向電荷流)。因此，期望有一種比傳統太陽能燈更有效地操作并具有較低成本的改進的太陽能 庭院燈。附圖說明圖1簡要示出包括根據本專利技術的控制電路的太陽能照明系統的結構圖的一部分 的實施方式；圖2簡要示出根據本專利技術的圖1的控制電路的電池充電電路的一部分的實施方 式；圖3簡要示出根據本專利技術的控制電路的驅動器使能電路的一部分的實施方式；圖4簡要示出根據本專利技術的可選實施方式的控制電路的驅動器使能電路的一部 分的實施方式；以及圖5示出包括根據本專利技術的圖1的控制電路的半導體器件或集成電路的實施方式 的一部分的放大平面圖。為了說明的簡潔和清楚，附圖中的元件不一定按比例繪制，且不同圖中相同的參 考數字表示相同的元件。此外，為了描述的簡單而省略了對公知的步驟和元件的說明與細節。這里所使用的載流電極表示器件的一個元件，該元件承載通過該器件的電流，如MOS晶體管的源極或漏極、或雙極晶體管的集電極或發射極、或二極管的陰極或陽極；而控制電極 表示器件的一個元件，該元件控制通過該器件的電流，如MOS晶體管的柵極或雙極晶體管 的基極。雖然這些器件在這里被解釋為某種N溝道或P溝道器件、或某種N型或P型摻雜 區，但本領域中的普通技術人員應該認識到，依照本專利技術，互補器件也是可能的。本領域中 的技術人員應認識到，這里使用的詞“在...的期間、在...同時、當...的時候”不是表示 一有啟動行為就會馬上發生行為的準確術語，而是在與被初始行為激起的反應之間可能有 一些微小但合理的延遲，例如傳播延遲。詞“大約”或“實質上”的使用意指元件的值具有 被預期非常接近于規定值或位置的參數。然而，如在本領域中所公知的，總是存在微小變化 使值或位置并非確切地如規定的。本領域中完全確認，直到至少10%的變化是偏離確切地 如所述的理想目標的合理變化。具體實施例方式圖1簡要示出包括控制電路150(通常由虛線示出)的太陽能照明系統100的一 部分的示例性實施方式。如將在下文中更充分看到的，在一個實施方式中，控制電路150包 括電池充電電路，其耦合成接收來自太陽能電池單元的太陽能電池單元電壓和來自可再 充電電池的電池電壓，其中電池充電電路配置成當太陽能電池單元電壓大于電池電壓時從 太陽能電池單元給可再充電電池充電；驅動器電路，其耦合成從可再充電電池接收電池電 壓；以及驅動器使能電路(driver enablecircuit)，其響應于太陽能電池單元電壓變得小 于第一電壓而完全使能(enable)驅動器電路。在另一實施方式中，形成電路150的方法包括將燈控制電路配置成從太陽能電 池單元接收太陽能電壓；將燈控制電路配置成從電池接收電池電壓；將燈控制電路配置成 監控太陽能電壓并監控電池電壓；以及將燈控制電路配置成響應于太陽能電壓大于電池電 壓而將太陽能電池單元耦合到電池，以給電池充電。形成電路150的方法的另一示例性實施方式包括將燈控制電路的第一端子配置 成耦合到電感器；將燈控制電路的第二端子配置成耦合到電池以接收電池電壓；將燈控制 電路的第三端子配置成從太陽能電池單元接收太陽能電壓；將燈控制電路的輸出端子配置 成耦合到光源并向光源提供電流；將開關電路耦合在第一端子和輸出端子之間；以及將驅 動器電路配置成，如果輸出端子上的電壓大于第一端子上的電壓，則控制開關電路并觸發 控制信號，其中驅動器電路響應于觸發控制信號而將輸出端子從第一端子去耦。太陽能照明系統100通常還包括太陽能電池單元101、可再充電電池102、電感器 127、被優選地示為發光二極管(LED) 107的光源、電阻器129以及電容器128，所有這些元件 都在控制電路150的外部。如將在下文中進一步看到的，控制電路150配置成控制從太陽 能電池單元101對電池102進行的充電，且電路150配置成控制開關電感器127，以例如通 過轉換電感器127來增加施加到光源的電壓。如所示，電路150包括電池充電電路103、驅 動器電路104、驅動器使能電路105和低電壓禁用(disable)電路106。控制電路150—般 還包括電池端子136、太陽能電池單元端子137、電感器端子141、輸出電壓端子或輸出端子 142以及公共返回端子或返回109。在所描述的實施方式中，可再充電電池102是傳統的低電壓器件。例如，當被充分充電時，可再充電電池102可提供大約1.2伏的標稱輸出電壓(V_)。為了本公開的目的，術語“低電壓”通常指小于大約1. 5伏的電壓。太陽能電池單元101也是傳統器件，其在被暴露給陽光時產生電壓(Vicraffi)。在 所描述的實施方式中，太陽能電池單元101在被暴露給充足的陽光時產生大于大約1. 5伏 的電壓V*_。當太陽能電池單元101不再暴露給陽光時，該電壓降低到零伏。可再充電電池102和太陽能電池單元101都耦合到電池充電電路103。電池充電 電路103包括P溝道充電晶體管110、比較器電路111和源選擇電路112。通常，當太陽能 電池單元101暴露給陽光時，電池充電電路103通過將電池102耦合到太陽能電池單元101 而能夠對可再充電電池102充電。如下面更詳細描述的，電池充電電路103最大化施加到 可再充電電池102的充電電壓。圖2簡要示出電池充電電路103的一部分的實施方式，其示出比較器電路111和 源選擇電路112的一些細節。比較器電路111包括比較器211和倒相器212。比較器211 的正⑴輸入端子耦合成接收太陽能電池單元電壓VA_g，而比較器211的負㈠輸入端子 耦合成接收電池電壓V%ft。作為結果，如果能大于Vift，則比較器211提供具有邏輯 高狀態的輸出信號Cl。相反，如果Vicraffi小于Vift，則比較器211提供邏輯本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種控制電路，包括：電池充電電路，其耦合成接收來自太陽能電池單元的太陽能電池單元電壓和來自可再充電電池的電池電壓，其中所述電池充電電路配置成當所述太陽能電池單元電壓大于所述電池電壓時從所述太陽能電池單元給所述可再充電電池充電；驅動器電路，其耦合成從所述可再充電電池接收所述電池電壓；以及驅動器使能電路，其響應于所述太陽能電池單元電壓變得小于第一電壓而完全使能所述驅動器電路。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：AO彼得羅亞農，GC昂古倫賽，
申請(專利權)人：半導體元件工業有限責任公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]