CN102163855B - 用于调整来自低容量电池单元的功率的新电路拓扑 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于调整来自低容量电池单元的功率的新电路拓扑。一种电源电路包括电压受限充电电路和线性调整器，以供给高电流脉冲给负载，同时维持经调整的输出并且不将电池放电到预定电平之下。电压受限充电电路包括共同配置为有源回路的低阻抗晶体管和运算放大器。晶体管用作开关，并且运算放大器提供可调节控制电压，该可调节控制电压根据当前电池电压和最小阈值电压来调节晶体管阻抗。调节晶体管阻抗使得存储电容器能够在电池阻抗低时非常迅速地充电或者在电池阻抗高时非常缓慢地充电。

Description

用于调整来自低容量电池单元的功率的新电路拓扑

技术领域

本发明涉及功率调整领域。更特别地，本发明涉及调整来自低容量电池单元的功率的领域。

背景技术

电池被用于要求短持续时间能量“突发”的应用中。示例性应用包括智能信用卡、宾馆钥匙卡和蜂窝电话，诸如使得蜂窝电话中的相机闪光灯闪光。某些电池类型，称为微能量电池单元，极其薄，例如小于大约150微米厚度。这些电池具有非常低的容量，诸如0.5毫安时到2毫安时，但是能够递送50毫安到200毫安的对于其大小而言相对较高的电流。电源电路设计为防止电池电压下降到最小阈值电压之下。这一处理可用于防止对电池的损坏和/或维持最小电压电平，从而使得其能够被用于电源电路所耦合到的其他应用，诸如系统电源。

用于维持最小阈值电压的常规解决方案是在电池与存储电容器之间串联地耦合开关和电阻器。存储电容器通过接通开关来充电，并且电阻器防止电池下降到损坏阈值之下。一旦电容器被充电到预定电平，例如完全充满或某些较低的充电电平，则在短时间段内负载能够接收来自已充电电容器的高浪涌电流，而不将电池下拉到最小阈值电压之下。

图1图示了用于提供从电池到负载的电流浪涌的常规电源电路的概念性示意图。功率调整电路设计为防止电池电压下降到预定电压电平之下。功率调整电路2包括电池8、耦合到电池8的充电电路4、耦合到充电电路4的调整器电路6以及耦合到调整器电路6的负载30。充电电路4包括晶体管10、电阻器12和电容器14。电池8是概念性地表示为电压源16的电源。电池8还具有概念性地表示为电阻器18的电池阻抗。在此所用的对“电池电压”的引用是指电阻器18处的输出端电压。电阻器12表示在电池8与电容器14之间的附加电阻。晶体管10和电阻器12的组合阻抗防止电池电压下降到会发生对电池的损坏的电压之下或者以便维持用于其他应用的最小电压电平。在备选配置中，晶体管10和电阻器12用单一晶体管代替，该单一晶体管所具有的阻抗大到足以具有晶体管10与电阻器12的相同组合阻抗。晶体管10用作实现从电池8到电容器14的电流流动的开关。调整器电路6包括晶体管22、运算放大器20、电阻器24和26以及电容器28。负载30耦合到电容器28。晶体管22用作实现从充电电路4到负载30的电流流动的开关。

在接通到负载30的电流之前，首先通过接通开关10来对电容器14充电。一旦对电容器14充了电，负载30就被接通，并且存储在电容器14中的能量被递送给负载30并在电容器14的电压放电的同时被调整。这确保了电池8的电压不会被下拉到电池8可能被损坏的阈值电压之下或者以便维持用于其他应用的最小电压电平。调整器6可以始终接通，在此情况下接通和关断负载实现电流流动，或者调整器6可以接通和关断以实现从充电电路4到负载30的电流流动。一般而言，电容器14在负载30接通之前或者在调整器6接通之前被充电。在损坏阈值之处或之下，电池丧失容量并最终变得不可操作。将电池电压维持在损坏阈值之上使得电池能够用于数千次循环。

电源电路2可以用于很多应用，包括传感器和智能信用卡。在智能信用卡的情况中，电池在信用卡内。信用卡还包括微处理器和发射电路。

电源电路2的缺点是电池8内的电阻器18的电阻高度依赖于温度。在电源电路的典型操作温度范围内，诸如在-25℃到85℃之间，电阻可能从在该温度范围的高端处的几欧，诸如5-10欧，向上变化到在温度低端处的数千欧，诸如12K欧。这是很大的电阻范围。环境温度越高，电阻器18的瞬时电阻越低。瞬时电阻越低，来自电池的电流输出越大。来自电池的电流输出需要受到限制以便不会下拉电池电压。电源电路2设计为能应对最差情况的电流输出条件，该最差情况的电流输出条件对应于要操作电源电路2的最低温度。晶体管10和电阻器12的组合阻抗减缓了从电池8到电容器14的电流流动以防止电池电压下降到损坏阈值电压。为了能应对由于温度而引起的电池电阻的较宽的变化，电阻器12根据最差情况的温度条件设计，该最差情况的温度条件对应于预期可操作温度范围中的低温。温度越低，电阻器18的电阻越高，从而对能应对电池8的增加的输出阻抗的更大电阻器12的需求就更大。这样，电源电路2所针对的应用决定了电阻器12的大小。例如，如果电源电路2要用于可操作温度范围的低端将低至10℃的应用中，则使用第一电阻器。如果电源电路2要用于温度将低至0℃的另一应用中，则使用第二电阻器，其中由于较低的预期温度，第二电阻器具有比第一电阻更大的电阻。因此，电源电路2包括如下的电阻器12，该电阻器12具有针对最差情况条件而设计的电阻，该最差情况条件为要使用电源电路的最低预期温度。

电阻器12越大，对电容器14充电的时间越长。然而，当在非最差情况场景中(例如在20℃)使用电源电路2时，对电容器14充电的时长仍然依赖于针对较低最差情况温度而设计的电阻器12。在20℃时对电容器14充电会耗费几乎与在最差情况温度(例如0℃)时对电容器14充电一样长的时间。针对这种情况的充电时间长于电源电路是针对20℃的最差情况温度而设计的情形。减小非最差情况条件的充电时间将是有利的。

发明内容

电源电路的实施例包括电压受限充电电路和线性调整器，以供给高电流脉冲给负载，同时维持经调整的输出并且不将电池放电到预定电平之下。电压受限充电电路包括共同配置为有源回路的低阻抗晶体管和运算放大器。晶体管用作开关，并且运算放大器提供可调节控制电压，该可调节控制电压根据当前电池电压和最小阈值电压来调节晶体管阻抗。调节晶体管阻抗使得存储电容器能够在电池阻抗低时非常迅速地充电或者在电池阻抗高时非常缓慢地充电。

在一个方面，一种电源电路包括：电池；存储电容器；有源控制电路，耦合在电池和存储电容器之间，其中有源控制电路被配置为启用电池对存储电容器的充电，同时将电池电压维持在最小电压电平之处或之上；以及负载，耦合到存储电容器。在某些实施例中，有源控制电路是有源回路，该有源回路被配置为在存储电容器充电时监控电池电压。在某些实施例中，有源回路包括耦合在电池与存储电容器之间的晶体管以及耦合到晶体管和电池的运算放大器。在某些实施例中，运算放大器包括耦合到电池以接收电池电压的第一输入以及用以接收最小电压电平的第二输入。晶体管的阻抗可以由从运算放大器输出的控制信号来调节。有源控制电路使得能够以如下充电速率对存储电容器充电，该充电速率达到并包括针对电池的瞬时阻抗的最大充电速率。瞬时电池阻抗根据环境温度而变化。在某些实施例中，电源电路还包括调整器电路，耦合在存储电容器与负载之间。调整器电路可以配置为在特定时间段内输出经调整的电压给负载。在某些实施例中，电池是微能量电池单元。在某些实施例中，电池是需要负载保护的能量源。

附图说明

图1图示了用于提供从电池到负载的电流浪涌的常规电源电路的概念性示意图。

图2图示了用于提供从电池到负载的电流浪涌的电源电路的概念性示意图。

图3图示了对应于图2中的电源电路操作的示例性波形。

针对附图的若干视图来描述电源电路的实施例。在多于一个的附图中，在适当的时候并且仅当公开和示出相同的元件时，将使用相同的参考标号表示这种相同的元件。

具体实施方式

本申请的实施例针对电源电路。本领域一般技术人员将会认识到，以下对电源电路的详细描述仅是说明性的，并非旨在以任何方式进行限制。本领域技术人员将容易地得知电源电路的其他实施例本身具有本公开的益处。

现在将对附图所示的电源电路的实现进行详细的参考。将贯穿所有附图和以下详细描述而使用相同的参考标记来指代相同或类似的部分。为清楚起见，在此描述的实现的常规特征并非都被示出和描述。当然，应当意识到，在开发任何这种实际的实现时，必须作出大量特定于实现的策略以便达到开发者的特定目标，诸如遵从与应用和商业相关的约束，并且应当意识到，这些特定目标将随着不同的实现和不同的开发者而变化。另外，应当意识到，这种开发劳动可能是复杂和耗时的，但无论如何将是本领域一般技术人员对于具有本公开益处的惯例工作。

电源电路的实施例包括电压受限充电电路和线性调整器，以供给高电流脉冲给负载，同时维持经调整的输出并且不将电池放电到预定电平之下。电压受限充电电路包括共同配置为有源回路的低阻抗晶体管和运算放大器。晶体管用作开关，并且运算放大器提供可调节控制电压，该可调节控制电压调节晶体管阻抗。调节晶体管阻抗使得存储电容器能够在电池阻抗低时非常迅速地充电或者在电池阻抗高时非常缓慢地充电。电源电路实现对存储电容器的充电和使用所存储的能量来驱动负载。有源回路提高了对存储电容器快速充电的能力。电源电路不使用电阻器来调整来自电池的电流输出。相反，有源回路通过根据电池的瞬时电压调节晶体管阻抗来调整耦合到电池的阻抗。

图2图示了用于提供从电池到负载的电流浪涌的电源电路的概念性示意图。电源电路设计为防止电池电压下降到预定电压电平之下。电源电路100包括电池108、耦合到电池108的电压受限负载电路104、耦合到电路104的调整器电路106以及耦合到调整器电路106的负载130。调整器电路106包括晶体管122、运算放大器120、电阻器124和126以及电容器128。调整器电路106利用使能2信号来接通和关断。可以借助于允许调整器106在条件合适的时候适当序列化的任何方式来控制使能2信号。在这一示例中，使能2信号被提供为比较器140的输出。比较器140的正输入耦合到电压受限负载电路104内的电容器114。该比较器的负输入耦合到参考电压，在这一示例性情况中，参考电压是3.7伏。当电容器114上的电压在参考电压(在这一情况中是3.7伏)之上时，比较器140的输出变高，但是由于比较器140中内置的滞后作用，直到电容器114上的电压变低至2.5伏之下时，电容器114的输出才会变低。控制比较器140的输出的电压电平仅仅是示例性的，可以使用备选的电压电平。

负载130耦合到电容器128。晶体管122用作实现从电路104到负载130的电流流动的开关。在示例性应用中，调整器电路106被配置为提供3.3伏的经调整的输出给负载130。应当理解，调整器电路106只代表用于调整从电路104(特别是存储电容器114)到负载的电流流动的示例性调整电路。作为备选，可以考虑使用任何常规调整电路代替图2的调整器电路106。一般而言，调整电路包括任何如下电路，该电路将电容器114上的电压用作输入并且借助于线性控制元件或开关模式转换器将该电压减小或调整至较低电平以产生连接到负载130的输出管脚上的恒定电压。调整电路通常具有开-关控制或使能管脚。

电路104包括晶体管110、运算放大器102和电容器114。电池108用作概念性地表示为电压源116的电源。电池108还具有概念性地表示为电阻器118的电池阻抗。在此所用的对“电池电压”的引用是指电阻器118处的电池108的输出端电压。晶体管110用作实现从电池108到电容器114的电流流动的开关。运算放大器102提供可调节控制电压给晶体管110并且利用使能1信号来接通和关断。输入到晶体管110的控制电压的大小决定晶体管阻抗。控制电压越大，晶体管阻抗越大。以这种方式，运算放大器102调节晶体管110的阻抗。调节晶体管110的阻抗使得存储电容器114能够在电池阻抗低时非常迅速地充电或者在电池阻抗高时非常缓慢地充电。

电容器114的最大充电速率是通过将电池108拉得尽可能低同时又不触及电池上的电压的下限来实现的。最大电流等同于跨电阻器118的电压，并且跨电阻器118的电压等于电压源116处的电压减去在电池108被保持在最小阈值电压处时的电池输出电压。这允许电容器114的最大充电速率独立于电池阻抗。从另一角度而言，电压受限负载电路104基本上用作线性分流调整器，并且只要输出电容器114在分流电压之下，电路104就将电池向下保持(分流)为处于2.15伏。

电路104的操作由放大器102控制。运算放大器102具有两个输入。第一输入是电池电压。第二输入是恒定电压电平，其是针对电池108的最小阈值电压。最小阈值电压是电池108要被保持在的最小电压电平。最小阈值电压是预定值。将电池108维持在最小阈值电压之处或之上防止了电池损坏并且/或者维持了用于电源电路所耦合到的其他应用(诸如系统电源)的最小功率电平。在一个示例性应用中，最小阈值电压是2.15伏。一般而言，最小阈值电压可以设置在任何电平。如果电池108上的输出电压大于输入到放大器102的最小阈值电压，例如2.15伏，则放大器102的输出的电压减小。放大器102的输出耦合到晶体管110，并且当晶体管110上的栅极电压减小时，晶体管110的阻抗减小。当晶体管110的阻抗减小时，电池108被更低地下拉，直至电池电压等于最小阈值电压2.15伏。此时，放大器102的输出改变为将电池电压独立于电池阻抗地维持在最小阈值电压处的电平。由于放大器102和晶体管110用作电池108的电压分流器，来自电池108的所有分流电流被施加为对输出电容器114充电，而不论电池阻抗如何。当电池108具有低电池阻抗时，电容器114以更快的充电速率充电。当电池阻抗更高时，充电速率更慢。当电容器114的电压变为等于分流后的电池电压时，在这种情况下为2.15伏，在将电池电压保持在2.15伏的最小阈值电压处的同时，已没有位置供分流电流流动。此时，当电池电压和电容器电压相等时，放大器回路不再被满足，而为了试图满足回路条件，当电池108和电容器114两者上的电压增加到2.15伏的最小阈值电压之上时，放大器回路通过晶体管110将电池108短接到电容器114。

以这种方式，当利用使能1信号上的高电平接通晶体管110和放大器102两者时，晶体管110和放大器102被配置为有源回路。当使能1信号为低时，放大器102的输出被拉高，从而使得晶体管110处于关断状态。放大器102的第一输入使得放大器102能够在有源回路中监控电池电压。这将电池108限制为仅被下拉至最小阈值电压，在这一示例中为2.15伏，并且使得存储电容器114能够针对当前环境温度而被以其最大充电速率充电。当利用使能1信号接通电路104中的有源回路时，如果存储电容器114在最小阈值电压(2.15伏)之下，则电池电压被维持在最小阈值电压(2.15伏)处。来自电池108的电流输出等于跨电阻器118的电压降除以电阻器118的值。由于电池阻抗(电阻器118)是温度的函数，并且电压源116处的电压在对电容器114充电所需的时间期间保持相对恒定，因此电池电压决定例如来自电池108的电流输出，同时电池电压由于电阻器118而同样是温度的函数。如果电池被拉至最小阈值电压，在这一示例中为2.15伏，则电容器114的充电速率始终为其最大速率，但会由于电阻器118依赖于温度而依赖于温度。

在接通到负载130的电流之前，首先通过接通晶体管110来对电容器114充电。一旦对电容器114充了电，负载130就被接通，并且存储在电容器114中的能量被递送给负载130并在电容器114的电压放电时被调整。这确保了电池108的电压不会被下拉到最小阈值电压之下。晶体管122可以始终接通，在此情况下接通和关断负载实现了电流流动，或者晶体管122可以接通和关断以实现从存储电容器114到负载130的电流流动。在图2的配置中，使用使能2信号来接通和关断晶体管122以接通和关断运算放大器120。当运算放大器120关断时，运算放大器120的输出变为高态，其关断晶体管122。应当理解，可以使用备选配置来接通和关断晶体管122。一般而言，电容器114在负载130接通之前或者在晶体管122接通之前被充电。在某些实施例中，在最小阈值电压之处或之下，电池会丧失容量并最终变得不可操作。将电池电压维持在最小阈值电压之上可以使电池能够用于数千次循环。

尽管图2中未示出，但在放大器102、放大器120和比较器140的第二输入处提供的经调整的电压是由电池108经由调整电路供给的。在某些实施例中，这一调整电路是带隙调整电路。调整电路可以包括一个或更多个除法电路、一个或更多个增益电路或者用于将电池电压转换为输入到运算放大器102、放大器120和比较器140的经调整的电压的任何其他常规电路。相应地，电源电路100中的唯一功率源是电池108。作为备选，电源电路可以耦合到一个或更多个附加功率源。

已经将图2所示的电源电路示出和描述为递送功率给负载。尽管图2中未示出，但电池可以耦合到电源或对电池再充电的任何能量获取电路。在某些实施例中，该能量获取电路使用环境能量，诸如RF信号或太阳能。

图3图示了对应于图2中的电源电路100的操作的示例性波形。最上面的波形示出了电池电压对时间的关系，第二个波形示出了存储电容器电压对时间的关系，第三个波形示出了通过存储电容器的电流对时间的关系，第四个波形示出了输入到运算放大器102的使能1信号，并且第五个波形示出了输入到运算放大器120的使能2信号。在时刻T0，电源电路100未启用。此时，电池完全充满，诸如4.0伏，并且存储电容器完全放电。在这一示例中电池容量与传送给电容器的能量相比非常大，因此贯穿整个讨论，电池的电压源116处的电压保持为恒定的4.0伏。在时刻T1，充电电路104启用。有很多方式来启用充电电路104，包括但不限于RF检测电路、振动传感器、温度传感器以及机械开关。一旦启用，电池电压被晶体管110下拉直到在时刻T2达到最小电压电平，在这一示例中为2.15伏。随着晶体管110的阻抗根据放大器102的输出而减小，电池电压降低。随着电池电压被减小的晶体管阻抗拉低，通过存储电容器的电流增加，并且电容器电压以某种充电速率增大。电池电压从时刻T1到时刻T2的缓慢改变是由于放大器102具有“软启动”特征。这一特征可以在不改变整体目标的情况下省略、减小或者增加。在时刻T2，电池电压减小到由有源回路决定的最小电压电平。最小电压电平对应于在当前温度下针对电池阻抗的最大输出电池电流。同样在时刻T2，通过存储电容器的电流为最大。在时间段T2-T3期间，电池电压被有源回路维持在最小电压电平处。在这一时间段期间，电容器114继续充电直到电容器电压达到与电池108的最小电压电平相同的电压，在这一示例中为2.15伏。因此，在时刻T3，电池电压和电容器电压两者相同。电容器114的充电速率以及由此的时刻T2与T3之间的实际时长由电容器值和通过电阻器118的电流来设置。通过电阻器118的电流由跨电阻器118的电压和电阻来设置。跨电阻器118的电压由电压源116上的充电电压(在这一示例中为4.0伏)减去最小阈值电压(在这一示例中为2.15伏)的状态来设置。在时间段T3-T4期间，电池108通过晶体管110被短接到电容器114，并且电池电压和电容器电压以相同速率增大。

在电容器114上的电压到达2.15伏之前，晶体管110可以从电池108拉取所需的任何电流量以便将晶体管110保持在2.15伏处。例如，当电容器114在0伏处时，放大器102将晶体管110的阻抗控制为与电池108的电池阻抗(电阻器118)大致相同。这使得电阻器118和晶体管110上的电压降由于两者具有相同的阻抗而大致相等。这样，电池电压(2.14伏)是电压源116的电压(4伏)和电容器114的电压(0伏)的大约一半。随着电容器114上的电压升高，晶体管110的阻抗减小，从而使得电池电压保持在2.15伏处。随着电容器114的电压接近2.15伏，晶体管110的阻抗接近0欧以便将电池电压保持在2.15伏处。在时刻T3，不能通过改变放大器102的输出来增加来自电池108的电流输出。当电池108和电容器114被一起短接在2.15伏时，除电容器114中之外没有位置供电流流动。由于进入电容器的电流增加了电容器电压，因此电池108和电容器114处的电压升高。

相反，考虑去掉放大器102的配置。在这种情况下，晶体管110仅具有两个状态，接通和关断，其分别对应于0欧和无限欧的晶体管阻抗。如果在电容器114在0伏处时晶体管110接通(0欧)，则电容器114上的电压以等于电阻器118的电阻乘以电容器114的电容的时间常数从0伏升高到4伏。这一配置中的问题是电池电压遵循相同的电压0伏到4伏，这会损坏电池。随着电容器114上的电压升高，电压源116处的电压始终保持在4伏，但当晶体管110首先接通时，电池电压下拉至0伏。这一备选配置上的2.15伏和4.0伏之间的充电曲线的形状与添加了放大器102时的曲线形状完全相同。唯一不同在于该曲线在2.15伏之下。

电容器114的充电速率以及由此的时刻T3与T4之间的实际时长依赖于当前温度下的电池阻抗和电容器114的大小，即电池电阻118和电容器114的RC常数。随着电池电压和电容器电压在时间段T3-T4上增加，通过电容器114的电流根据相同的RC常数减小到0。

电源电路100被配置为一旦电容器114被充电到预定电压就启用去往负载130的功率递送。在这一示例中，负载130在时刻T4激活并且在时刻T5之后再次关断。在某些实施例中，一个电路耦合到电容器114以监控电容器114的电压并且一旦电容器114达到预定电压就启用调整器电路106。在其他实施例中，调整电路耦合到电池108以监控电池108的电压并且一旦电池108达到预定电压就启用调整器电路106。在这一示例中，该预定电压是3.7伏。调整器电路106在固定时间段内是启用的，在该时间期间，存储在电容器114中的能量被递送给负载130，从而对电容器114进行放电。在这一示例中，调整器电路106在从时刻T4到时刻T5的大约500微秒内是启用的，在该时间之后，调整器电路106以及由此的电源电路100被禁用。

使能2信号在时刻T4变高。使能2信号可以从电容器114或其他装置的电平生成。当使能2信号变高时，负载130被启用。在这一示例中，调整器电路106利用使能2信号接通，这会在电容器114上产生负载电流。该负载电流远大于来自电池108的充电电流，因此电容器114上的电压开始减小。在图3中，电容器电流被示出为在使能2信号变高时变为负。为简化图3中的示图，没有按比例绘制电流幅度，实际上在时间段T2-T3期间负电流要比正电流的幅度大得多。在某些实施例中，时间段T4-T5期间的负电流幅度是时间段T2-T3期间的正电流幅度的三倍。由于电池108和电容器114在时刻T3之后被短接在一起，电容器电压和电池电压在时刻T5之外形状相同。使能2信号在时刻T5变低，负载130被禁用。在某些实施例中，使能2信号由具有滞后作用的比较器140提供，并且在电容器114上的电压下降预定量时变低。在其他实施例中，使能2信号在接通负载130之后保持为高，并且负载电流本身在时刻T5减小，即使调整器电路106保持启用并且供给电压给负载130亦如此。应当理解，可以使用其他配置来启用和禁用调整器电路106和/或负载130。

可以使用任何常规的半导体制作工艺来制造电源电路。在某些实施例中，设计电源电路具有来自电池的范围大约为300-500纳安的供给电流。在这一实施例中，使用能够在集成电路上具有数十兆欧的电阻并且利用低电流来操作的常规半导体制作工艺来制造电源电路。

在某些实施例中，运算放大器102、晶体管110、运算放大器120、晶体管122以及电阻器124、126形成为单片集成电路。

已经针对包含细节的特定实施例描述了电源电路，以方便理解电源电路的构造和操作的原理。此处对特定实施例及其细节的这种记载并非旨在限制所附权利要求的范围。对本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离该电源电路的精神和范围的情况下，可以在为说明而选择的实施例中进行修改。

Claims (15)

1.一种电源电路，包括：

电池；

存储电容器；以及

有源控制回路，耦合在所述电池与所述存储电容器之间，其中所述有源控制回路被配置为启用所述电池以可调节的充电速率对所述存储电容器的充电，同时将电池电压维持在最小电压电平之处或之上，其中所述可调节的充电速率依赖于所述电池的电池阻抗，

其中所述有源控制回路包括耦合在所述电池与所述存储电容器之间的晶体管以及耦合到所述晶体管和所述电池的运算放大器，并且其中所述晶体管的阻抗由所述运算放大器根据所述电池电压而输出的控制信号来调节。

2.根据权利要求1的电源电路，其中所述有源控制回路被配置为在所述存储电容器充电时监控所述电池电压。

3.根据权利要求1的电源电路，其中所述运算放大器包括耦合到所述电池以接收所述电池电压的第一输入以及用以接收所述最小电压电平的第二输入。

4.根据权利要求1的电源电路，其中所述充电速率包括针对所述电池的瞬时阻抗的最大充电速率。

5.根据权利要求4的电源电路，其中所述电池的瞬时阻抗根据环境温度而变化。

6.根据权利要求1的电源电路，进一步包括调整器电路，该调整器电路耦合在所述存储电容器与负载之间。

7.根据权利要求6的电源电路，其中所述调整器电路被配置为在特定时间段内输出经调整的电压给所述负载。

8.根据权利要求1的电源电路，其中所述电池包括微能量电池单元。

9.根据权利要求1的电源电路，其中所述电池包括需要负载保护的能量源。

10.一种电源电路，包括：

电池；

存储电容器；以及

有源控制回路，包括耦合在所述电池与所述存储电容器之间的晶体管以及耦合到所述晶体管和所述电池的运算放大器，其中所述运算放大器包括耦合到所述电池以接收电池电压的第一输入以及用以接收最小电压电平的第二输入，进一步地，其中所述有源控制回路被配置为启用所述电池对所述存储电容器的充电，同时将所述电池电压维持在所述最小电压电平之处或之上，并且所述有源控制回路使得能够以可调节的充电速率对所述存储电容器充电，该充电速率依赖于当前温度下所述电池的电池阻抗和所述存储电容器的大小，该充电速率达到并包括针对所述电池的瞬时阻抗的最大充电速率，

其中所述晶体管的阻抗由从所述运算放大器输出的控制信号来调节。

11.根据权利要求10的电源电路，其中所述电池的瞬时阻抗根据环境温度而变化。

12.根据权利要求10的电源电路，进一步包括调整器电路，该调整器电路耦合在所述存储电容器与负载之间。

13.根据权利要求12的电源电路，其中所述调整器电路被配置为在特定时间段内输出经调整的电压给所述负载。

14.根据权利要求10的电源电路，其中所述电池包括微能量电池单元。

15.根据权利要求10的电源电路，其中所述电池包括需要负载保护的能量源。