CN106340950A - 传感器网络自供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传感器网络自供电系统，包括能量转换器、开关电感式整流电路、直流充电电路、第一电容、超级电容、电压检测电路、逻辑判断电路和电子开关切换电路，能量转换器连接开关电感式整流电路，开关电感式整流电路连接直流充电电路，直流充电电路连接第一电容、超级电容、逻辑判断电路和电子开关切换电路，电压检测电路连接传感器网络和逻辑判断电路，逻辑判断电路连接电子开关切换电路，电子开关切换电路连接第一电容和超级电容，第一电容和超级电容连接传感器网络；通过采集传感器网络周围的振动能量转化为电能，根据传感器网络中所需的电流控制电子开关切换电路在第一电容和超级电容之间进行切换进行供电，无需更换电池设备，高效节能。

Description

传感器网络自供电系统

技术领域

本发明涉及传感器供电领域，特别是涉及一种传感器网络自供电系统。

背景技术

由于人类的发展过度消耗地球的化石能源，全世界都面临着能源短缺和环境恶化的问题，在此背景下，可再生能源和清洁能源技术备受关注。诸如与太阳能、风能、振动能和热能等相关的家电设备和技术都得到了很大的发展，但清洁能源技术在无线传感器领域还是一门新兴技术。

随着人类社会的发展，人们的日常生活越来越离不开传感器网络，而传统的传感器大多都还是使用不可再生的普通的化学电池，每年为这些设备更换电源要花费很多资源和资金，而且还可能造成环境污染等问题。另外，有部分传感器被安放在人烟稀少或者极端环境的地区，为这些地区的传感器更换电源无疑会给技术工人增加不少难度和安全隐患。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种无需使用电池的传感器网络自供电系统。

一种传感器网络自供电系统，包括能量转换器、开关电感式整流电路、直流充电电路、第一电容、超级电容、电压检测电路、逻辑判断电路和电子开关切换电路，所述能量转换器连接所述开关电感式整流电路，所述开关电感式整流电路连接所述直流充电电路，所述直流充电电路连接所述第一电容、所述超级电容、所述逻辑判断电路和所述电子开关切换电路，所述电压检测电路连接所述传感器网络和所述逻辑判断电路，所述逻辑判断电路连接所述电子开关切换电路，所述电子开关切换电路连接所述第一电容和所述超级电容，所述第一电容和所述超级电容连接传感器网络；

所述能量转换器用于将获取的振动能量转化为交流脉冲电能并输出至所述开关电感式整流电路；所述开关电感式整流电路用于对所述交流脉冲电能进行整流得到直流电并输出至所述直流充电电路；所述直流充电电路用于对所述直流电进行升压，将升压后的直流电存储至所述第一电容和所述超级电容；

所述电压检测电路用于检测所述传感器网络所需电流的大小，所述逻辑判断电路用于根据所述电压检测电路检测的所述传感器网络所需电流的大小，控制所述电子开关切换电路在所述第一电容和所述超级电容间进行切换给所述传感器网络供电。

上述传感器网络自供电系统，通过能量转换器将获取的振动能量转化为交流脉冲电能，开关电感式整流电路将交流脉冲电能转化为直流电，直流充电电路用于将微弱的直流电升压到传感器网络的需求电压，将电能存储到第一电容和超级电容中，电压检测电路检测传感器网络的电流大小，并传输至逻辑判断电路，逻辑判断电路根据传感器网络中电流的大小控制电子开关切换电路在第一电容和超级电容之间进行切换给传感器网络进行供电，通过采集传感器网络周围的振动能量为其提供工作电源，节约资源和成本，无需更换电池设备，高效节能。

附图说明

图1为一实施例中传感器网络自供电系统的结构示意图；

图2为一实施例中八木天线型压电陶瓷悬臂梁结构的俯视图；

图3为一实施例中八木天线型压电陶瓷悬臂梁结构的仰视图；

图4为一实施例中八木天线型压电陶瓷悬臂梁结构的侧视图；

图5为一实施例中开关电感式整流电路的原理图；

图6为一实施例中直流充电电路、第一电容和超级电容的原理图；

图7为一实施例中电压检测电路、逻辑判断电路和电子开关切换电路的原理图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/和”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在一个实施例中，如图1所示，一种传感器网络自供电系统，包括能量转换器110、开关电感式整流电路120、直流充电电路130、第一电容C1、超级电容C5、电压检测电路140、逻辑判断电路150和电子开关切换电路160，能量转换器110连接开关电感式整流电路120，开关电感式整流电路120连接直流充电电路130，直流充电电路130连接第一电容C1、超级电容C5、逻辑判断电路150和电子开关切换电路160，电压检测电路140连接传感器网络和逻辑判断电路150，逻辑判断电路150连接电子开关切换电路160，电子开关切换电路160连接第一电容C1和超级电容C5，第一电容C1和超级电容C5连接传感器网络；能量转换器110用于将获取的振动能量转化为交流脉冲电能并输出至开关电感式整流电路120；开关电感式整流电路120用于对交流脉冲电能进行整流得到直流电并输出至直流充电电路130；直流充电电路130用于对直流电进行升压，将升压后的直流电存储至第一电容C1和超级电容C5；电压检测电路140用于检测传感器网络所需电流的大小，逻辑判断电路150用于根据电压检测电路140检测的传感器网络所需电流的大小，控制电子开关切换电路160在第一电容C1和超级电容C5间进行切换给传感器网络供电。

具体地，第一电容C1是普通的存储电容，充放电较快，超级电容C5能量密度大，充放电时间较慢。具体地，传统的能量转换器用于将获取的振动能量转化为交流脉冲电能的方式有三种，分别是静电式、电磁式和压电式，由于静电式需要额外电源供电，电磁式体积过大等因素的限制，因此压电式的能量转换器110更适合应用于传感器网络的自供电系统，压电式的能量转换器110是通过压电材料的“压电效应”，将环境中的各种振动能收集转换为电能。进一步地，所谓“压电效应”是指某些介质在受到机械压力时，哪怕这种压力像声波振动那样微小，都会产生压缩或伸长等形状变化，引起介质表面带电，这是正压电效应。反之，施加激励电场，介质将产生机械变形，称逆压电效应。

上述传感器网络自供电系统，通过能量转换器110将获取的振动能量转化为交流脉冲电能，开关电感式整流电路120将交流脉冲电能转化为直流电，直流电充电电路用于将微弱的直流电升压到传感器网络的需求电压，将电能存储到第一电容C1和超级电容C5中，电压检测电路140检测传感器网络的电流大小，并传输至逻辑判断电路150，逻辑判断电路150根据传感器网络中电流的大小控制电子开关切换电路160在第一电容C1和超级电容C5之间进行切换给传感器网络进行供电，通过采集传感器网络周围的振动能量为其提供工作电源，节约资源和成本，无需更换电池设备，高效节能。

在一个实施例中，如图2、图3、图4所示，能量转换器110为八木天线型压电陶瓷悬臂梁结构能量转换器110，包括支架和水平八木天线型金属基板，水平八木天线型金属基板包括安装于支架的三组悬臂梁，各悬臂梁之间相互平行。各悬臂梁均对称设置于支架，各悬臂梁设置有背地面和相对于背地面的向地面，各悬臂梁的背地面设置有压电陶瓷晶片，各悬臂梁的向地面的纵长方向两侧设置有质量块。

具体地，水平八木天线型金属基板可以是不锈钢、黄铜或铝。通常，环境振动频率在100HZ以下，因此三组悬臂梁的长度比例为3：2：1较为合适，长度分别是21mm，14mm，7mm。进一步地，质量块的重量为15g，在外界环境振动下质量块也跟着振动，从而带动悬臂梁的垂直振动，悬臂梁上的压电陶瓷晶片跟着发生形变，通过压电效应把振动能量转换为交流脉冲电能，质量块能使压电陶瓷晶片的弯曲形变更大从而产生更多电能。因此八木天线型压电陶瓷悬臂梁结构能量转换器110要比传统单一悬臂梁的谐振频率宽，有效提高了采集效率。

在一个实施例中，如图5所示，开关电感式整流电路120包括第一级开关电感电路122和第二级开关电感电路124，第一级开关电感电路122连接能量转换器110和第二级开关电感电路124，第二级开关电感电路124连接直流充电电路130。

第一级开关电感电路122与能量转换器110中的压电陶瓷晶片的等效电容并联构成了一个LC振荡回路，当压电陶瓷晶片上的电压达到正(负)的最大值时，压电陶瓷晶片上的电能在四分之一个LC振荡周期后转移到第一级开关电感电路122中，并随后又经过四分之一个LC振荡周期转移到第二级开关电感电路124中，在第一级开关电感电路122和第二级开关电感电路124间转移电能时，电路内部元器件仅有能量转移的极短时间内才导通，因此的功耗非常的低，节约能源。

在一个实施例中，第一级开关电感电路122包括第一电阻R1、第二电阻R2、第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4和第一电感L1。

第一电阻R1的一端连接能量转换器110，第一电阻R1的另一端连接第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极连接第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端连接能量转换器110。第一开关管Q1的第一端连接第一二极管D1和第二电容C2的公共端，第一开关管Q1的控制端连接能量转换器110，第一开关管Q1的第二端连接第三开关管Q3的控制端，第三开关管Q3的第一端连接第三二极管D3的阴极，第三开关管Q3的第二端连接第五二极管D5的阴极和第二级开关电感电路124。第三二极管D3的阳极连接能量转换器110，第五二极管D5的阳极连接第六二极管D6的阴极，第六二极管D6的阳极连接第四开关管Q4的第一端和第二级开关电感电路124，第四开关管Q4的第二端连接第四二极管D4的阳极，第四开关管Q4的控制端连接第二开关管Q2的第一端。第四二极管D4的阴极连接能量转换器110，第二开关管Q2的控制端连接能量转换器110，第二开关管Q2的第二端连接第二二极管D2的阳极，第二二极管D2的阴极连接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端连接能量转换器110。第三电容C3的一端连接所述第二二极管D2的阳极，另一端连接能量转换器110。第一电感L1的一端连接第五二极管D5和第六二极管D6的公共端，另一端连接能量转换器110。

在一个实施例中，第二级开关电感电路124包括第三电阻R3、第七二极管D7、第八二极管D8、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第四电容C4和第二电感L2。

第三电阻R3的一端连接第一级开关电感电路122，具体连接第三二极管D3和第五二极管D5的公共端，第三电阻R3的另一端连接第七二极管D7的阳极，第七二极管D7的阴极连接第四电容C4的一端，第四电容C4的另一端连接第一级开关电感电路122，具体连接第四开关管Q4和第六二极管D6的公共端，第五开关管Q5的控制端连接第一级开关电感电路122，具体连接第三二极管D3和第五二极管D5的公共端，第五开关管Q5的第一端连接第七二极管D7和第四电容C4的公共端，第五开关管Q5的第二端连接第六开关管Q6的控制端；第八二极管D8的阳极连接第一级开关电感电路122，具体连接第三二极管D3和第五二极管D5的公共端，第八二极管D8的阴极连接第六开关管Q6的第一端，第六开关管Q6的第二端连接第二电感L2的一端，第二电感L2的另一端连接直流充电电路130。

具体地，开关电感式整流电路120为改进型双同步开关电感式整流电路，第一级开关电感电路122和第二级开关电感电路124为自供电电压峰值检测开关，开关电感式整流电路120还包括储能电容C6。具体地，第一级开关电感电路122与压电陶瓷晶片的等效电容并联构成了一个LC振荡回路，当压电陶瓷晶片上的电压达到正(负)的最大值时，第三开关管Q3(第四开关管Q4)导通，第一电感L1与压电陶瓷晶片等效电容构成回路，压电陶瓷晶片上的电能在四分之一个LC振荡周期后转移到第一电感L1上，之后开关管Q3(第四开关管Q4)断开，第一电感L1和第三电容C3构成振荡回路，第一电感L1上的磁场能在四分之一个振荡周期后转移到第三电容C3上，此时第三电容C3的电压达到最大值，第三电容C3达到最大值后，第六开关管Q6导通，第三电容C3的电能完全转移到储能电容C6上。由于开关电感式整流电路120大部分时间都属于断路状态，仅有能量转移的极短时间内才导通，因此元器件的功耗非常的低，非常适合于自供电系统作整流电路使用。

在一个实施例中，如图6所示，直流充电电路130包括管理芯片V和存储电容保护电路，存储电容保护电路包括最佳功率跟踪点配置电路132、过充电压大小配置电路134、过放电压大小配置电路136和超级电容电压大小配置电路138，最佳功率跟踪点配置电路132、过充电压大小配置电路134、过放电压大小配置电路136和超级电容电压大小配置电路138均连接管理芯片V。管理芯片V连接开关电感式整流电路120、第一电容C1、超级电容C5、逻辑判断电路150和电子开关切换电路160。

具体地，直流充电电路130采用TI公司的超低功耗能量管理芯片BQ25504，通过该芯片电路给第一电容C1和超级电容C5充电，管理芯片BQ25504功耗低，便于配置参数，且能保护电路，有效提高了自供电系统的安全性能。

在一个实施例中，最佳功率跟踪点配置电路132包括第十电阻R10、第十一电阻R11和第十二电阻R12，过充电压大小配置电路134包括第十三电阻R13和第十四电阻R14，过放电压大小配置电路136包括第十五电阻R15和第十六电阻R16，超级电容电压大小配置电路包括第十七电阻R17、第十八电阻R18和第十九电阻R19。

第十电阻R10的一端连接第十一电阻R11的一端，第十电阻R10的另一端接地，第十一电阻R11的另一端连接第十二电阻R12的一端，第十二电阻R12的另一端连接管理芯片V；第十三电阻R13的一端和第十四电阻R14串联且公共端连接管理芯片V，第十三电阻R13的另一端连接管理芯片V，第十四电阻R14的另一端连接管理芯片V；第十五电阻R15和第十六电阻R16串联且公共端连接管理芯片V，第十五电阻R15的另一端连接连接管理芯片V，第十六电阻R16的另一端连接管理芯片V；第十七电阻R17、第十八电阻R18和第十九电阻R19串联且公共端连接管理芯片V，第十七电阻R17的另一端连接管理芯片V，第十八电阻R18的另一端连接管理芯片V，第十九电阻R19的另一端连接管理芯片V。

具体地，直流充电电路130可通过存储电容保护电路保护第一电容C1和超级电容C5，防止过充和过放的情况发生。具体地，直流充电电路130还包括第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9，具体地，第七电容C7连接开关电感式整流电路120，第八电容的一端连接管理芯片V，另一端接地，第九电容C9的一端连接管理芯片V，另一端接地，用于滤除直流充电电路130中非直流的杂波。过充电压大小配置电路134，当第一电容C1和超级电容C5电压超过3.1V时，自动断路保护。过放电压大小配置电路136，可以防止第一电容C1和超级电容C5的电压过低，超级电容电压大小配置电路能配置超级电容电压达到阈值时使得VBAT_OK端口的输出为高电平，有效保护了第一电容C1和超级电容C5。

在一个实施例中，如图7所示，电压检测电路140包括第四电阻R4、电压放大配置电路和第九电阻R9，电压放大配置电路包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8、第一放大器A1和第二放大器A2。

第四电阻R4的一端接地，另一端连接传感器网络和第一放大器A1的同相输入端；第五电阻R5和第六电阻R6串联且公共端连接第一放大器A1的反相输入端，第五电阻R5另一端接地，第六电阻R6另一端连接第一放大器A1的输出端；第七电阻R7和第八电阻R8串联且公共端连接第二放大器A2的反相输入端，第二放大器A2的同相输入端连接第一放大器A1的输出端，第七电阻R7的另一端接地，第八电阻R8的另一端连接第二放大器A2的输出端，第九电阻R9的一端连接第一放大器A1，另一端连接逻辑判断电路150。

具体地，第四电阻R4是检测电阻，由于流经第四电阻R4的电流属于微安至毫安级别，电压非常小，逻辑判断电路150无法识别，因此需要第一放大器A1和第二放大器A2对流经第四电阻R4的电压进行放大，第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8是配置电阻，用来配置放大器的放大倍数。第九电阻R9是限流电阻，防止传感器网络的电流过大损坏场效应管，有效提高了自供电系统的安全性能。

在一个实施例中，逻辑判断电路150包括第一场效应管U1、第二场效应管U2、第三场效应管U3、第四场效应管U4、第五场效应管U5、第六场效应管U6、第七场效应管U7和第八场效应管U8；电子开关切换电路160包括第九场效应管U9和第十场效应管U10。

具体地，第一场效应管U1的源极接地，第一场效应管U1的漏极连接第二场效应管U2的漏极，第一场效应管U1的栅极和第二场效应管的栅极均连接充电信号端口；第二场效应管U2的源极连接电压检测电路140，具体连接第九电阻R9。第三场效应管U3的漏极连接第四场效应管U4的源极，第三场效应管U3的源极连接电压检测电路140，具体连接第九电阻R9，第三场效应管U3的栅极连接电压检测电路140，具体连接第八电阻R8和第二放大器A2的公共端；第四场效应管U4的漏极连接第五场效应管U5的漏极，第四场效应管U4的栅极连接第六场效应管U6的栅极，第五场效应管U5的源极连接第六场效应管U6的源极，第五场效应管U5的栅极连接电压检测电路140，具体连接第八电阻R8和第二放大器A2的公共端；第七场效应管U7的源极连接电压检测电路140，具体连接第九电阻R9，第七场效应管U7的漏极连接第八场效应管U8的漏极，第八场效应管U8的源极接地，第八场效应管U8的栅极连接第四场效应管U4和第五场效应管U5的公共端。

具体地，第九场效应管U9的源极连接超级电容C5，第九场效应管U9的漏极连接第十场效应管U10的漏极，第九场效应管U9的栅极连接第四场效应管U4和所述第五场效应管U5的公共端，第十场效应管U10的源极连接第一电容C1，第十场效应管U10的栅极连接第七场效应管U7和第八场效应管U8的公共端。

电压检测电路140、逻辑判断电路150和电子开关切换电路160组成了电源管理电路，具体地，电源管理电路还包括第九二极管D9，第九二极管D9的一端连接第十场效应管U10的源极，另一端通过端口VSTOR连接超级电容C5，有效避免超级电容C5和第一电容C1直接相连的情况，提高了系统的安全性。电子开关切换电路160分别与超级电容C5(端口VBAT接超级电容C5)和第一电容C1(端口VSTOR接第一电容C1)相连接，电子开关切换电路160的通断由逻辑判断电路150控制。端口VBAT_OK接充电完成信号，完成充电为3.1V，否则0V。逻辑判断电路150的判断过程为：当电压检测电路140输出端(输出3.1V电压)连接的传感器网络在传输信号时，需要较大的电流，此时逻辑判断电路150控制第九场效应管U9闭合，第十场效应管U10断开，由超级电容C5进行供电；传感器网络处于待机状态时，需要电流较小，由逻辑判断电路150控制第十场效应管U10闭合，第九场效应管U9断开，由第一电容C1进行供电；当第一电容C1电压过低时，逻辑判断电路150控制第九场效应管U9闭合，第十场效应管U10断开，用超级电容C5进行供电。由场效应管作为逻辑判断电路150和电子开关切换电路160的元件，其功耗远比需要额外供电的集成芯片控制电路要低，而且结构上也更简单，造价成本也更低，便于小型化，非常适合作为传感器的自供电源。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种传感器网络自供电系统，其特征在于，包括能量转换器、开关电感式整流电路、直流充电电路、第一电容、超级电容、电压检测电路、逻辑判断电路和电子开关切换电路，所述能量转换器连接所述开关电感式整流电路，所述开关电感式整流电路连接所述直流充电电路，所述直流充电电路连接所述第一电容、所述超级电容、所述逻辑判断电路和所述电子开关切换电路，所述电压检测电路连接传感器网络和所述逻辑判断电路，所述逻辑判断电路连接所述电子开关切换电路，所述电子开关切换电路连接所述第一电容和所述超级电容，所述第一电容和所述超级电容连接所述传感器网络；

所述能量转换器用于将获取的振动能量转化为交流脉冲电能并输出至所述开关电感式整流电路；所述开关电感式整流电路用于对所述交流脉冲电能进行整流得到直流电并输出至所述直流充电电路；所述直流充电电路用于对所述直流电进行升压，将升压后的直流电存储至所述第一电容和所述超级电容；

所述电压检测电路用于检测所述传感器网络所需电流的大小，所述逻辑判断电路用于根据所述电压检测电路检测的所述传感器网络所需电流的大小，控制所述电子开关切换电路在所述第一电容和所述超级电容间进行切换给所述传感器网络供电。

2.根据权利要求1所述的传感器网络自供电系统，其特征在于，能量转换器为八木天线型压电陶瓷悬臂梁结构能量转换器，包括支架和水平八木天线型金属基板，所述水平八木天线型金属基板包括安装于所述支架的三组悬臂梁，各悬臂梁之间相互平行。

3.根据权利要求2所述的传感器网络自供电系统，其特征在于，各所述悬臂梁均对称设置于所述支架，各所述悬臂梁设置有背地面和相对于所述背地面的向地面，各所述悬臂梁的背地面设置有压电陶瓷晶片，各所述悬臂梁的向地面的纵长方向两侧设置有质量块。

4.根据权利要求1所述的传感器网络自供电系统，其特征在于，所述开关电感式整流电路包括第一级开关电感电路和第二级开关电感电路，所述第一级开关电感电路连接所述能量转换器和所述第二级开关电感电路，所述第二级开关电感电路连接所述直流充电电路。

5.根据权利要求4所述的传感器网络自供电系统，其特征在于，所述第一级开关电感电路包括第一电阻、第二电阻、第二电容、第三电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和第一电感；

所述第一电阻的一端连接所述能量转换器，所述第一电阻的另一端连接所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极连接所述第二电容的一端，所述第二电容的另一端连接所述能量转换器；所述第一开关管的第一端连接所述第一二极管和所述第二电容的公共端，所述第一开关管的控制端连接所述能量转换器，所述第一开关管的第二端连接所述第三开关管的控制端，所述第三开关管的第一端连接所述第三二极管的阴极，所述第三开关管的第二端连接所述第五二极管的阴极和所述第二级开关电感电路，第三二极管的阳极连接所述能量转换器，所述第五二极管的阳极连接所述第六二极管的阴极，所述第六二极管的阳极连接所述第四开关管的第一端和所述第二级开关电感电路，所述第四开关管的第二端连接所述第四二极管的阳极，所述第四开关管的控制端连接所述第二开关管的第一端，所述第四二极管的阴极连接所述能量转换器，所述第二开关管的控制端连接所述能量转换器，所述第二开关管的第二端连接所述第二二极管的阳极，，所述第二二极管的阴极连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述能量转换器，所述第三电容的一端连接所述第二二极管的阳极，所述第三电容的另一端连接所述能量转换器，所述第一电感的一端连接所述第五二极管和所述第六二极管的公共端，另一端连接所述能量转换器。

6.根据权利要求4所述的传感器网络自供电系统，其特征在于，所述第二级开关电感电路包括第三电阻，第七二极管、第八二极管，第五开关管、第六开关管、第四电容和第二电感；

所述第三电阻的一端连接所述第一级开关电感电路，所述第三电阻的另一端连接所述第七二极管的阳极，所述第七二极管的阴极连接所述第四电容的一端，所述第四电容的另一端连接所述第一级开关电感电路，所述第五开关管的控制端连接所述第一级开关电感电路，所述第五开关管的第一端连接所述第七二极管和所述第四电容的公共端，所述第五开关管的第二端连接所述第六开关管的控制端；所述第八二极管的阳极连接所述第一级开关电感电路，所述第八二极管的阴极连接所述第六开关管的第一端，所述第六开关管的第二端连接所述第二电感的一端，所述第二电感的另一端连接所述直流充电电路。

7.根据权利要求1所述的传感器网络自供电系统，其特征在于，所述电压检测电路包括第四电阻、电压放大配置电路和第九电阻，所述电压放大配置电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻、第一放大器和第二放大器；

所述第四电阻的一端接地，另一端连接所述传感器网络和所述第一放大器的同相输入端；所述第五电阻和所述第六电阻串联且公共端连接所述第一放大器的反相输入端，所述第五电阻另一端接地，所述第六电阻另一端连接所述第一放大器的输出端；所述第七电阻和所述第八电阻串联且公共端连接所述第二放大器的反相输入端，所述第二放大器的同相输入端连接所述第一放大器的输出端，所述第七电阻的另一端接地，所述第八电阻的另一端连接所述第二放大器的输出端，所述第九电阻的一端连接所述第一放大器，另一端连接所述逻辑判断电路。

8.根据权利要求1所述的传感器网络自供电系统，其特征在于，所述逻辑判断电路包括第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管、第六场效应管、第七场效应管和第八场效应管；所述电子开关切换电路包括第九场效应管和第十场效应管；

所述第一场效应管的源极接地，所述第一场效应管的漏极连接所述第二场效应管的漏极，所述第二场效应管的源极连接所述电压检测电路，所述第一场效应管的栅极和所述第二场效应管的栅极均连接所述充电信号端口；所述第三场效应管的漏极连接所述第四场效应管的源极，所述第三场效应管的源极连接所述电压检测电路，所述第三场效应管的栅极连接所述电压检测电路；所述第四场效应管的漏极连接所述第五场效应管的漏极，所述第四场效应管的栅极连接所述第六场效应管的栅极，所述第五场效应管的源极连接所述第六场效应管的源极，所述第五场效应管的栅极连接所述电压检测电路；所述第七场效应管的源极连接所述电压检测电路，所述第七场效应管的漏极连接所述第八场效应管的漏极，所述第八场效应管的源极接地，所述第八场效应管的栅极连接所述第四场效应管和所述第五场效应管的公共端；

所述第九场效应管的源极连接所述超级电容，所述第九场效应管的漏极连接所述第十场效应管的漏极，所述第九场效应管的栅极连接所述第四场效应管和所述第五场效应管的公共端，所述第十场效应管的源极连接所述第一电容，所述第十场效应管的栅极连接所述第七场效应管和所述第八场效应管的公共端。

9.根据权利要求1所述的传感器网络自供电系统，其特征在于，所述直流充电电路包括管理芯片和存储电容保护电路，所述存储电容保护电路包括最佳功率跟踪点配置电路、过充电压大小配置电路、过放电压大小配置电路和超级电容电压大小配置电路，所述最佳功率跟踪点配置电路、所述过充电压大小配置电路、所述过放电压大小配置电路和所述超级电容电压大小配置电路均连接所述管理芯片，所述管理芯片连接所述开关电感式整流电路、所述第一电容、所述超级电容、所述逻辑判断电路和所述电子开关切换电路。

10.根据权利要求9所述的传感器网络自供电系统，其特征在于，所述最佳功率跟踪点配置电路包括第十电阻、第十一电阻和第十二电阻，所述过充电压大小配置电路包括第十三电阻和第十四电阻，所述过放电压大小配置电路包括第十五电阻和第十六电阻，所述超级电容电压大小配置电路包括第十七电阻、第十八电阻和第十九电阻；

所述第十电阻的一端连接所述第十一电阻的一端，所述第十电阻的另一端接地，所述第十一电阻的另一端连接所述第十二电阻的一端，所述第十二电阻的另一端连接所述管理芯片；

所述第十三电阻和所述第十四电阻串联且公共端连接所述管理芯片，所述第十三电阻的另一端连接所述管理芯片，所述第十四电阻的另一端连接所述管理芯片；

所述第十五电阻和所述第十六电阻串联且公共端连接所述管理芯片，所述第十五电阻的另一端连接所述管理芯片，所述第十六电阻的另一端连接所述管理芯片；

所述第十七电阻、所述第十八电阻和所述第十九电阻串联且公共端均连接所述管理芯片，所述第十七电阻的另一端连接所述管理芯片，所述第十八电阻的另一端连接所述管理芯片，所述第十九电阻的另一端连接所述管理芯片。