CN105490518A - 具有经调节的输出的单个电感dc-dc变换器以及能量收集系统 - Google Patents

具有经调节的输出的单个电感dc-dc变换器以及能量收集系统 Download PDF

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Abstract

本申请涉及具有经调节的输出的单个电感DC-DC变换器以及能量收集系统。一种能量收集电路从换能器接收输入电压并使用操作在DC-DC变换器充电模式中的单个电感来在耦合到存储有供电电压的能量存储设备的第一输出端处产生充电电流。该能量收集电路进一步从能量存储设备接收供电电压并使用操作在DC-DC变换器调节模式中的同一电感来在提供有经调节的负载电压的第二输出端处产生负载电流。该能量收集电路根据断续模式(DCM)控制过程来在充电模式和调节模式之间切换。

Description

具有经调节的输出的单个电感DC-DC变换器以及能量收集系统
技术领域
本公开内容一般而言涉及DC-DC变换器电路，并且特别地涉及用于能量收集系统内的降压变换器、升压变换器或降压-升压变换器的变换器电路。
背景技术
用于从间歇环境能源收集能量的系统(在本领域中也称为“能量采集系统”是本领域所熟知的。在一般配置中，从机械或热源产生的能量被收集、整流、变换、调节，然后被传递到负载，负载可以包括电子电路。关于机械源，例如与移动部分有关的机械振动或扰动之类的低频振动提供能源，其中能量通过换能器(例如，压电或电磁设备)变换为电能。
现参考图1，示出了传统的能量收集系统100的框图。换能器102被配置为将机械或热能变换为输出端104处的电能。采集接口106被耦合以接收输出端104处的电能并在输出端108处提供变换的电能。在一个示例性实现中，接口106可以包括用于将来自输出端104的AC电能变换为输出端108处的DC电能的整流电路。将来自输出端108的DC电能提供给能量存储元件110并由能量存储元件110存储。该元件110可以例如包括电池设备。在其它实现中，元件110可以包括电容。然后将在能量存储元件110处获得的DC能量通过DC-DC变换器电路112变换为用于负载电路114的电源。
发明内容
在一个实施例中，一种能量收集电路包括：被配置为接收来自换能器的输入电压的输入端；被配置为耦合到能量存储设备的第一输出端；被配置为耦合到负载电路的第二输出端；以及耦合在输入端与第一输出端和第二输出端之间的电路，该电路被配置为使用相同的单个电感元件来在第一输出端产生充电电流以及在第二输出端产生负载电流。
在充电操作模式中，为了在能量存储设备上存储供电电压，电路从所述输入电压产生所述充电电流。在调节操作模式中，为了提供经调节的输出电压至所述负载电路，电路产生来自所述供电电压的所述负载电流。根据使用例如迟滞控制或脉冲频率调制控制的断续模式(DCM)过程，执行在充电模式和调节模式之间的切换。
在一个实施例中，一种方法包括：接收来自换能器的输入电压；产生耦合至能量存储设备的第一输出端；产生耦合至负载电路的第二输出端；在充电模式中使用单个电感元件以在第一输出端处产生充电电流；以及在调节模式中使用所述单个电感元件以在第二输出端处产生负载电流。
在充电操作模式中，该方法从输入电压产生充电电流并在能量存储设备上存储供电电压。在调节操作模式中，该方法从供电电压产生负载电流，并提供经调节的输出电压至负载电路。根据使用例如迟滞控制或脉冲频率调制控制的断续模式(DCM)过程，执行充电模式和调节模式之间的切换。
附图说明
为了更完整地理解本公开内容及其优点，现结合附图参考下面的描述，其中：
图1是传统能量收集系统的框图；
图2是用于能量收集系统的实施例的框图；
图3是图2的DC-DC变换器的框图；
图4是用于图3的DC-DC变换器的变换电路的电路图；
图5A和图5B示出了与支持Vbat充电模式有关的变换电路的操作；
图6A和图6B示出了与支持Vout充电模式有关的变换电路的操作；
图7A和图7B示出了与支持Vout充电模式有关的变换电路的操作；
图8A和图8B示出了根据DCM脉冲频率调制控制算法的操作；
图9A和图9B示出了根据迟滞控制算法的操作；
图10是用于变换器电路的另一个实施例的电路图；
图11是用于变换器电路的另一个实施例的电路图；
图12A和图12B示出了与支持Vbat充电模式有关的变换电路的操作；
图13A和图13B示出了与支持Vout充电模式有关的变换电路的操作；
图14A和图14B示出了与支持Vout充电模式有关的变换电路的操作；以及
图15是用于变换器电路的另一个实施例的电路图。
具体实施方式
现参考图2，示出了能量收集系统200的实施例的框图。换能器202被配置为将机械或热能(例如)变换成输出端204处的电能。采集接口206被耦合以接收输出端204处的电能并在输出端208处提供电能。在一个示例性实现中，接口206可以包括用于将来自输出端204处的AC电能变换为输出端208处的DC电能的整流电路。来自输出端208的DC电能作为输入电压(Vin)被提供至DC-DC变换器电路212，DC-DC变换器电路212能够提供该能量作为由能量存储元件210存储的电压(Vbat)。元件210可以例如包括电池设备。在其它实现中，元件210可以包括电容。来自电压Vbat的DC能量通过DC-DC变换器电路212被变换为用于负载电路214的电源输出电压(Vout)。
现参考图3，示出了图2的DC-DC变换器212的框图。变换器212包括变换器电路240和控制电路242。变换器电路240具有降压-升压配置(在此被更具体地描述)。在一个操作模式中，变换器电路用于从输入电压Vin获取DC能量以提供该能量作为由能量存储元件210存储的电压Vbat(即供电电压)。这称为Vbat充电模式。在另一个操作模式中，变换器电路用于从由能量存储元件210存储的电压Vbat获取DC能量以将该能量作为电压Vout提供给负载电路。这称为Vout充电(或调节)模式。在Vbat充电模式和Vout充电模式中的变换器电路240的操作均由控制电路242控制，控制电路242产生切换信号Si以在包括降压、升压和降压-升压的多种模式中操作变换器电路240。
现参考图4，示出了用于变换器电路240的实施例的电路图。电路240包括被配置为接收输入电压Vin的输入节点250、被配置为支持电池电压Vbat的第一输出节点252以及被配置为产生输出电压Vout的第二输出节点254。第一开关S1耦合在输入节点250和第一电感节点256之间。第二开关S2耦合在第一电感节点256和参考节点258(例如，地)之间。电感L耦合在第一电感节点256和第二电感节点260之间。第三开关S3耦合在第二电感节点260和参考节点258之间。第四开关S4耦合在第一输出节点252(用于Vbat)和第一电感节点256之间。第五开关S5耦合在第一输出节点252(用于Vbat)和第二电感节点260之间。第六开关S6耦合在第二输出节点254(用于Vout)和第二电感节点260之间。提供电容Cin以存储和供给输入电压Vin，其中电容Cin耦合在输入节点250和参考节点258之间。
现参考图5A和图5B，用于描述与支持Vbat充电模式有关的电路240的操作。在第一操作阶段，如图5A所示，控制电路242启动开关S1和S3。这使得在输入节点250和参考节点258之间在第一极性下连接电感L。第一电感节点256和第二电感节点260上的电压是恒定的(Vin)，但是增大的电流i1流过电感。在第二操作阶段，如图5B所示，控制电路启动开关S2和S5。这使得在参考节点258和第一输出节点252(用于Vbat)之间在第二相反极性下连接电感L。第一电感节点256和第二电感节点260上的电压是恒定的(Vbat)，并且当电荷转储到存储元件210(图2)时，减小的电流i2流过电感。相应地，该Vbat充电模式被用于使用降压-升压操作对存储元件210充电。当系统操作在Vbat充电模式时，为了对能量存储元件210充电，周期性重复第一操作阶段和第二操作阶段。
现参考图6A和图6B，用于描述与支持Vout充电模式有关的电路240的操作。在第一操作阶段，如图6A所示，控制电路242启动开关S4和S6。这使得在第一输出节点252和第二输出节点254(用于Vout)之间在第一极性下连接电感L。第一电感节点256和第二电感节点260上的电压是恒定的(Vbat-Vout)，并且增大的电流i3流过电感至第二输出节点254。在第二操作阶段，如图6B所示，控制电路启动开关S2和S6。这使得在参考节点258和第二输出节点254之间在第二相反极性下连接电感L。第一电感节点256和第二电感节点260上的电压是恒定的(Vout)，并且当电荷转储到负载电路214(图2)时，减小的电流i4流过电感。相应地，该Vout充电模式被用于使用降压调节提供电荷至负载电路214。当系统在Vout充电模式时，为了从能量存储元件210向负载电路214供电，周期性重复第一操作阶段和第二操作阶段。
现参考图7A和图7B，用于描述与支持Vout充电模式有关的电路240的操作。在第一操作阶段，如图7A所示，控制电路242启动开关S3和S4。这使得在第一输出节点252和参考节点258之间在第一极性下连接电感L。第一电感节点256和第二电感节点260上的电压是恒定的(Vbat)，并且增大的电流i5流过电感。在第二操作阶段，如图7B所示，控制电路启动开关S2和S6。这使得在参考节点258和第二输出节点254之间在第二相反极性下连接电感L。第一电感节点256和第二电感节点260上的电压是恒定的(Vout)，并且当电荷转储到负载电路214(图2)时，减小的电流i6流过电感。相应地，该Vout充电模式被用于使用降压-升压调节提供电荷至负载电路214。当系统在Vout充电模式时，为了从能量存储元件210向负载电路214供电，周期性重复第一操作阶段和第二操作阶段。
相应地，可以注意到，电路240允许开关S1-S6被配置为支持Vbat充电模式和Vout充电(调节)模式。给予Vout充电模式较高的优先级并且仅仅在负载电路不需要充电时(即负载处的电压处于调节内)变换器电路240操作为进入Vbat充电模式。当系统操作在Vbat充电模式时，第一输出节点252是变换器电路240的输出端。然而，当系统操作在Vout充电模式时，第一输出节点252是供电电压输入端。为了支持在两个极性下使电感L通电以便在两种操作模式中提供电流至第一节点252(Vbat)或从第一节点252(Vbat)吸取电流，需要将充电电路240配置成与降压-升压架构一起操作。
在优选的实现方式中，为了保证Vbat和Vout之间没有交叉调节，控制电路242将包括电路240的系统操作在断续模式(DCM)中。
为了支持Vout充电模式和Vbat充电模式之间的切换，通过控制电路242实现开通-关断DC-DC控制算法。仅仅作为示例，DC-DC控制算法可以包括脉冲频率调制控制或迟滞控制以供在Vout充电模式期间使用。
图8A示出了用于由控制电路242实现的DCM脉冲频率调制控制算法的状态图。图8B示出了根据这种DCM脉冲频率调制控制算法的第二输出节点254(Vout)处的电压。控制电路242监测与参考电压Vref比较的第二输出节点254处的电压Vout。当电压Vout大于参考电压时，控制电路242保持系统操作在(参考270)或切换操作至(参考272)Vbat充电模式274。当电压Vout小于参考电压时，控制电路242保持系统操作在(参考276)或切换操作至(参考278)Vout充电模式280。然后重复该过程。可以注意到，切换至参考278处的Vout充电模式280通常在脉冲频率调制中仅仅持续一个DC-DC周期，因为电压Vout在该一个DC-DC周期结束时将上升为大于参考电压Vref。
图9A示出了用于由控制电路242实现的DCM迟滞控制算法的状态图。图9B示出了根据这种迟滞控制算法的第二输出节点254(Vout)处的电压。控制电路242监测与高参考电压Vrefh和低参考电压Vrefl比较的第二输出节点254处的电压Vout。当操作在Vbat充电模式274时，电压Vout将最终下降为低于低参考电压Vrefl。然后控制电路242切换(参考278)至Vout充电模式280以及保持操作在Vout充电模式280(参考276)直到电压Vout上升为大于高参考电压Vrefh。电压Vout的该上升可以持续一个或多个(并且可能是许多)DC-DC周期。当电压Vout超出高参考电压Vrefh时，然后控制电路242切换(参考272)至Vbat充电模式274(参考274)并且保持操作在Vbat充电模式274(参考270)直到电压Vout下降为低于低参考电压Vrefl。然后重复该过程。
现参考图10，示出了用于变换器电路240’的另一个实施例的电路图。图4中相似的标号指代相同或相似的部件，其将不再进一步描述。图10的电路与图4的电路的不同之处在于，图10的电路被配置为支持多个能量存储元件210的使用。第一能量存储元件耦合至输出节点252(1)(用于电压Vbat1)以及第二能量存储元件耦合至输出节点252(2)(用于电压Vbat2)。如上所述，能量存储元件可以例如包括电池和/或电容。为了支持任一存储元件的选择性使用，电路240’包括耦合在输出节点252(1)和系统供电节点(Vsys)290之间的第七开关S7。当系统操作为对第一能量存储元件充电时，启动第五开关S5，并且在输出节点254处对负载电路充电时，系统操作为使用第一能量存储元件供电时，通过控制电路242启动第六开关S6和第七开关S7(以及开关S4)。电路240’进一步包括耦合在输出节点252(2)和系统供电节点(Vsys)290之间的第八开关S8。在输出节点254处对负载电路充电时，系统操作为使用第二能量存储元件供电时，通过控制电路242启动第六开关S6和第八开关S8(以及开关S4)。因此，当在Vout充电(调节)模式期间提供存储的电压(Vbat1或Vbat2)至节点Vsys时，通过控制电路242分别启动第七开关S7和第八开关S8。当系统操作在Vout充电模式时，变换器电路从节点Vsys通电。
图10的架构允许仅仅对Vbat1存储元件的再充电。为了支持Vbat2存储元件的再充电，需要耦合在节点260和节点252(2)(在Vbat2处)之间的额外的开关。该开关没有示出，但是将类似于开关S5。
进一步注意到，通过控制电路242不允许第七开关S7和第八开关S8同时导通。这种控制保证了在耦合至输出节点252(1)和252(2)的能量存储元件之间没有电荷共享。
现参考图11，示出了用在图3的电路212中的变换器电路340的备选实施例的电路图(其中电路340可以用作或替代电路240)。电路340包括被配置为接收差分AC输入电压Vinac的输入节点250p和250n。第一输出节点252被配置为支持电池电压Vbat以及第二输出节点254被配置为产生输出电压Vout。第一组开关S1p和S1n分别耦合在输入节点250p和250n与第一电感节点256之间。第二开关S2耦合在第一电感节点256和参考节点258(例如，地)之间。电感L耦合在第一电感节点256和第二电感节点260之间。第三开关S3耦合在第二电感节点260和参考节点258之间。第四开关S4耦合在第一输出节点252(用于Vbat)和第二电感节点260之间。第五开关S5耦合在第二输出节点254(用于Vout)和第一电感节点256之间。
开关S1p支持差分输入电压Vinac的正相到节点256的连接，而开关S1n支持差分输入电压Vinac的负相到节点256的连接。开关S1p和S1n相应地用作整流电路。一组开关S6p和S6n分别耦合在输入节点250p和250n与参考节点258之间，以提供用于整流的接地路径。
现参考图12A和图12B，用于描述与支持Vbat充电模式(并且假定差分输入电压Vinac的正极性)有关的电路340的操作。在第一操作阶段，如图12A所示，控制电路242启动开关S1p、S3和S6n。这使得在输入节点250p和参考节点258之间在第一极性下连接电感L。第一电感节点256和第二电感节点260上的电压是恒定的(Vinact)，并且增大的电流i1流过电感。在第二操作阶段，如图12B所示，控制电路启动开关S2和S4。这使得在参考节点258和第一输出节点252(用于Vbat)之间在第二相反极性下连接电感L。第一电感节点256和第二电感节点260上的电压是恒定的(Vbat)，并且当电荷转储到存储元件210(图2)时，减小的电流i2流过电感。相应地，该Vbat充电模式被用于使用降压-升压操作对存储元件210充电。当系统操作在Vbat充电模式时，为了对能量存储元件210充电，周期性重复第一操作阶段和第二操作阶段。图12A和图12B的操作说明仅仅涉及输入电压Vinac的正相。为了从负相收集能量，在第一操作阶段中改为启动开关S1n、S3和S6p。
现参考图13A和图13B，用于描述与支持Vout充电模式(并且假定差分输入电压Vinac的正极性)有关的电路340的操作。在第一操作阶段，如图13A所示，控制电路242启动开关S4和S5。这使得在第一输出节点252和第二输出节点254(用于Vout)之间在第一极性下连接电感L。第一电感节点256和第二电感节点260上的电压恒定在Vbat-Vout，并且增大的电流i3流过电感至第二输出节点254。在第二操作阶段，如图13B所示，控制电路启动开关S3和S5。这使得在参考节点258和第二输出节点254之间在第二相反极性下连接电感L。第一电感节点256和第二电感节点260上的电压恒定在Vout，并且当电荷转储到负载电路214(图2)时，减小的电流i4流过电感。相应地，该Vout充电模式被用于使用降压调节提供对负载电路214的充电。当系统在Vout充电模式时，为了从能量存储元件210向负载电路214供电，周期性重复第一操作阶段和第二操作阶段。
现参考图14A和图14B，用于描述与支持Vout充电模式(并且假定差分输入电压Vinac的正极性)有关的电路240的操作。在第一操作阶段，如图14A所示，控制电路242启动开关S2和S4。这使得在第一输出节点252和参考节点258之间在第一极性下连接电感L。第一电感节点256和第二电感节点260上的电压恒定在Vbat，并且增大的电流i5流过电感。在第二操作阶段，如图14B所示，控制电路启动开关S3和S5。这使得在参考节点258和第二输出节点254之间在第二相反极性下连接电感L。第一电感节点256和第二电感节点260上的电压恒定在Vout，并且当电荷转储到负载电路214(图2)时，减小的电流i6流过电感。相应地，该Vout充电模式被用于使用降压-升压调节提供对负载电路214的充电。当系统在Vout充电模式时，为了从能量存储元件210向负载电路214供电，周期性重复第一操作节点和第二操作阶段。
相应地，可以注意到，电路340允许开关S1-S6被配置为支持Vbat充电模式和Vout充电模式二者。给予Vout充电模式较高的优先级并且仅仅在负载电路不需要充电时变换器电路340操作为进入Vbat充电模式。当系统操作在Vbat充电模式时，第一输出节点252是变换器电路340的输出端。然而，当系统操作在Vout充电(调节)模式时，第一输出节点252是供电输入端。为了支持在两个极性下使电感L通电以便在两种操作模式中提供电流至第一输出节点252(Vbat)或从第一输出节点252(Vbat)吸取电流，需要将充电电路340配置成与降压-升压架构一起操作。
在优选的实现方式中，为了保证Vbat和Vout之间没有交叉调节，控制电路242将包括电路340的系统操作在断续模式(DCM)中。
为了支持在Vout充电模式和Vbat充电(调节)模式之间的切换，通过控制电路242实现开通-关断DC-DC控制算法。仅仅作为示例，DC-DC控制算法可以包括脉冲频率调制控制或迟滞控制以供在Vout充电模式期间使用。参见上面与图8A、图8B、图9A和图9B有关的描述。
现参考图15，示出了用于变换器电路340’的另一个实施例的电路图。图11中相似的标号指代相同或相似的部件，其将不再进一步描述。图15的电路与图11的电路的不同之处在于，图15的电路被配置为支持多个能量存储元件210的使用，其中第一能量存储元件耦合至输出节点252(1)(用于电压Vbat1)以及第二能量存储元件耦合至输出节点252(2)(用于电压Vbat2)。如上所述，能量存储元件可以例如包括电池和/或电容。为了支持选择性使用任一存储元件，电路340’包括耦合在输出节点252(1)和系统供电节点(Vsys)290之间的第七开关S7、耦合在输出节点252(2)和系统供电节点(Vsys)290之间的第八开关S8以及耦合在系统供电节点(Vsys)290和第二电感节点260之间的第九开关S9。
当系统操作为对第一能量存储元件充电时，如上所述，启动第四开关S4。当在输出节点254处对负载电路充电时，系统操作为使用第一能量存储元件供电时，也可以启动该第四开关S4。在备选的控制方案中，当在输出节点254处对负载电路充电时，系统操作为使用第一能量存储元件供电时，通过控制电路242启动第七开关S7和第九开关S9。
电路340’进一步包括耦合在输出节点252(2)和系统供电节点(Vsys)290之间的第八开关S8。当系统操作为对第二能量存储元件充电时，启动第八开关S8和第九开关S9。当在输出节点254处对负载电路充电时，系统操作为使用第二能量存储元件供电时，也通过控制电路242启动第八开关S8和第九开关S9。当系统操作在Vout充电模式时，可以优选地使用Vbat1或Vbat2从节点Vsys使变换器电路通电。
可以注意到，通过控制电路242不允许第七开关S7和第八开关S8同时导通。这种控制保证了在耦合至输出节点252(1)和252(2)的能量存储元件之间没有电荷共享。
本文描述的变换器电路有利地共享单个电感L，以供在能量收集操作中用来对能量存储元件充电并产生经调节的输出电压至负载电路。DC调节功能支持与能量存储元件有关的电流吸取和电流提供。
电路被优选地实现为集成电路。在大多数示例中，系统的电感L和电容被提供为分离的无源器件。在这种情况下，第一电感节点256和第二电感节点260包括集成电路器件的引脚(或焊垫)。节点250(包括节点250(1)和250(2))、252(包括节点252(1)和252(2))、254、258、260和290也可以包括集成电路器件的引脚(或焊垫)。
换能器202可以包括多种形式中的任何一种，该多种形式包括：压电发生器、热电发生器、机械换能器、太阳能源等。
在各种实施例中使用的开关可以例如包括晶体管开关。在一种实现方式中，每个开关包括以本领域所熟知的方式进行栅极控制的MOSFET器件以用作源极端子和漏极端子之间的电路开关。
本领域技术人员将容易理解，在保持在本公开内容的范围内的同时，可以改变材料和方法。也可以理解的是，除了用于解释实施例的特定上下文之外，本公开内容提供许多可行的创造性构想。因此，所附权利要求意在将这些工艺、机器、制造方法、物质的组成、装置、方法或步骤包括在其范围内。

Claims (26)

1.一种能量收集电路，包括：
被配置为从换能器接收输入电压的输入端；
被配置为耦合至能量存储设备的第一输出端；
被配置为耦合至负载电路的第二输出端；以及
耦合在所述输入端与所述第一输出端和所述第二输出端之间的电路，所述电路被配置为使用相同的单个电感元件，用于在所述第一输出端产生充电电流和在所述第二输出端产生负载电流。
2.根据权利要求1所述的能量收集电路，其中所述电路被配置为在充电模式中操作为从所述输入电压产生所述充电电流，以便在所述能量存储设备上存储供电电压。
3.根据权利要求2所述的能量收集电路，其中所述电路进一步被配置为在调节模式中操作为从所述供电电压产生所述负载电流，以便提供经调节的输出电压至所述负载电路。
4.根据权利要求1所述的能量收集电路，其中所述电路包括一组开关和控制电路，其中所述控制电路被配置为启动所述一组开关，用于在降压-升压模式中选择性连接所述单个电感元件，以响应于所述输入电压将在所述第一输出端处的所述能量存储设备充电至供电电压。
5.根据权利要求4所述的能量收集电路，其中所述控制电路进一步被配置为启动所述一组开关，用于在降压模式中选择性连接所述单个电感元件，以响应于所述供电电压调节在所述第二输出端处的电压。
6.根据权利要求4所述的能量收集电路，其中所述控制电路进一步被配置为启动所述一组开关，用于在降压-升压模式中选择性连接所述单个电感元件，以响应于所述供电电压调节在所述第二输出端处的电压。
7.根据权利要求1所述的能量收集电路，其中所述第一输出端包括第一能量存储输出端和第二能量存储输出端，进一步包括一组开关，所述一组开关被配置为将所述第一能量存储输出端和所述第二能量存储输出端中的一个或多个选择性地耦合至所述单个电感元件。
8.根据权利要求1所述的能量收集电路，其中所述电路包括：
第一开关，耦合在所述输入端和被配置为与所述单个电感元件的第一端子耦合的第一节点之间；
第二开关，耦合在所述第一节点和参考节点之间；
第三开关，耦合在被配置为与所述单个电感元件的第二端子耦合的第二节点和所述参考节点之间；
第四开关，耦合在所述第一节点和所述第一输出端之间；
第五开关，耦合在所述第二节点和所述第一输出端之间；以及
第六开关，耦合在所述第二节点和所述第二输出端之间。
9.根据权利要求8所述的能量收集电路，其中所述电路进一步包括控制电路，所述控制电路被配置为在充电模式和调节模式二者中使用所述单个电感元件选择性地启动第一至第六开关。
10.根据权利要求9所述的能量收集电路，其中在所述充电模式中，所述控制电路在第一开关阶段中操作为启动所述第一开关和所述第三开关，然后在第二开关阶段中操作为启动所述第二开关和所述第五开关。
11.根据权利要求10所述的能量收集电路，其中在所述调节模式中，所述控制电路在第一开关阶段中操作为启动所述第三开关和所述第四开关，然后在第二开关阶段中操作为启动所述第二开关和所述第六开关。
12.根据权利要求10所述的能量收集电路，其中在所述调节模式中，所述控制电路在第一开关阶段中操作为启动所述第四开关和所述第六开关，然后在第二开关阶段中操作为启动所述第二开关和所述第六开关。
13.根据权利要求1所述的能量收集电路，其中所述电路包括：
第一开关，耦合在所述输入端和被配置为与所述单个电感元件的第一端子耦合的第一节点之间；
第二开关，耦合在所述第一节点和参考节点之间；
第三开关，耦合在被配置为与所述单个电感元件的第二端子耦合的第二节点和所述参考节点之间；
第四开关，耦合在所述第二节点和所述第一输出端之间；以及
第五开关，耦合在所述第一节点和所述第二输出端之间。
14.根据权利要求13所述的能量收集电路，其中所述电路进一步包括控制电路，所述控制电路被配置为在充电模式和调节模式二者中使用所述单个电感元件选择性地启动第一至第五开关。
15.根据权利要求14所述的能量收集电路，其中在所述充电模式中，所述控制电路在第一开关阶段中操作为启动所述第一开关和所述第三开关，然后在第二开关阶段中操作为启动所述第二开关和所述第四开关。
16.根据权利要求15所述的能量收集电路，其中在所述调节模式中，所述控制电路在第一开关阶段中操作为启动所述第四开关和所述第五开关，然后在第二开关阶段中操作为启动所述第三开关和所述第五开关。
17.根据权利要求15所述的能量收集电路，其中在所述调节模式中，所述控制电路在第一开关阶段中操作为启动所述第二开关和所述第四开关，然后在第二开关阶段中操作为启动所述第三开关和所述第五开关。
18.根据权利要求1所述的能量收集电路，其中所述电路被配置为在充电模式中操作为从所述输入电压产生所述充电电流，以便在所述能量存储设备上存储供电电压，其中所述电路进一步被配置为在调节模式操作为从所述供电电压产生所述负载电流，以便提供经调节的输出电压至所述负载电路，并且进一步包括控制电路，所述控制电路被配置为根据断续模式(DCM)迟滞控制过程来控制在所述充电模式和所述调节模式之间的切换。
19.根据权利要求1所述的能量收集电路，其中所述电路被配置为在充电模式中操作为从所述输入电压产生所述充电电流，以便在所述能量存储设备上存储供电电压，其中所述电路进一步被配置为在调节模式中操作为从所述供电电压产生所述负载电流，以便提供经调节的输出电压至所述负载电路，并且进一步包括控制电路，所述控制电路被配置为根据断续模式(DCM)脉冲频率调制控制过程来控制在所述充电模式和所述调节模式之间的切换。
20.一种方法，包括：
从换能器接收输入电压；
产生耦合至能量存储设备的第一输出端；
产生耦合至负载电路的第二输出端；
在充电模式中使用单个电感元件来在所述第一输出端处产生充电电流；以及
在调节模式中使用所述单个电感元件来在所述第二输出端处产生负载电流。
21.根据权利要求20所述的方法，进一步包括：
响应于所述充电电流，在所述能量存储设备上存储供电电压；
其中在所述调节模式中使用所述单个电感元件来在所述第二输出端处产生负载电流包括从所述供电电压产生所述负载电流。
22.根据权利要求20所述的方法，其中在所述充电模式中使用所述单个电感元件来在所述第一输出端处产生充电电流包括在降压-升压模式中选择性地连接所述单个电感元件，以响应于所述输入电压将在所述第一输出端处的所述能量存储设备充电至供电电压。
23.根据权利要求22所述的方法，其中在所述调节模式中使用所述单个电感元件来在所述第二输出端处产生负载电流包括在降压模式中选择性地连接所述单个电感元件，以响应于所述供电电压调节在所述第二输出端处的电压。
24.根据权利要求22所述的方法，其中在所述调节模式中使用所述单个电感元件来在所述第二输出端处产生负载电流包括在降压-升压模式中选择性地连接所述单个电感元件，以响应于所述供电电压调节在所述第二输出端处的电压。
25.根据权利要求20所述的方法，进一步包括根据断续模式(DCM)迟滞控制过程来在所述充电模式和所述调节模式之间切换。
26.根据权利要求20所述的方法，进一步包括根据断续模式(DCM)脉冲频率调制控制过程来在所述充电模式和所述调节模式之间切换。
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