CN110299845A - 工作模式可重构的能量收集控制电路及dc-dc转换器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种工作模式可重构的能量收集控制电路及DC‑DC转换器，工作模式可重构的能量收集控制电路采用单迟滞比较器以及时序控制电路，单迟滞比较器通过对输出电压的监测以决定升降压电路的工作状态，时序控制电路根据相应的工作状态生成开关信号S1‑S5，DC‑DC转换器利用工作模式可重构的能量收集控制电路所生成的开关信号S1‑S5，提高了输出电压的稳定性，在备用锂电池给负载供电的同时系统可以持续追踪环境能量电池的最大功率并进行持续的环境能量收集，从而提高了系统对环境能量的利用率，其能量转换效率在78％以上，环境能量追踪效率在98％以上。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路设计技术领域，具体涉及一种工作模式可重构的能量收集控制电路及DC-DC转换器。
背景技术
随着集成电路的高速发展，物联网微型无线传感器系统已经应用到我们生活中的方方面面。尽管有些无线传感器系统的功耗并不太高，但是物联网应用中鉴于便携式微型化的要求，通常要求供电电池要做到微型化并尽可能不更换或者少更换电池。而微型电池的容量通常更小，难以为物联网系统提供长时间的续航。近十年来，能量收集技术及其环境能量电池技术得到了广泛的研究，这为有效解决电池容量低且续航时间过短的问题带来了希望，该技术通过将环境中采集到的光、热、射频电磁波等能量转化为电能并存储起来，从而使无线传感器系统达到半永久或永久使用的目的。
传统的单电感能量收集电路将控制模式分成轻负载和重负载两种模式，其主要存在问题是模式切换需要一定的时间，故当负载功率突变时输出电压也同样会发生突变，表现为当负载功率从高变低时输出电压会出现向上跳变的尖峰，而负载功率从低变高时输出电压会出现向下跳变的尖峰，这带来了DC-DC转换器的稳定性问题。同时，目前多数单电感能量收集电路在重负载下不能够收集环境能量，而可以继续收集环境能量的单电感能量收集电路多数并不能继续对环境能量电池的最大功率点进行追踪，从而使得环境能量电池的利用率较低。
发明内容
本发明所要解决的是现有单电感能量收集电路稳定性差和能量利用率低的问题，提供一种工作模式可重构的能量收集控制电路及DC-DC转换器。
为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
工作模式可重构的能量收集控制电路，由开关信号S1和S2产生电路、开关信号S4产生电路、以及开关信号S3和S5产生电路组成。
所述开关信号S1和S2产生电路包括快速比较器I1，缓冲器I2，延时生成器I3、I4，以及反相器I21。快速比较器I1的同相输入端形成能量收集控制电路的信号VCIN输入端，快速比较器I1的反相输入端形成能量收集控制电路的信号VM输入端。快速比较器I1的输出端接缓冲器I2的输入端，缓冲器I2的输出端同时接延时生成器I3和I4的输入端。延时生成器I3的输出端形成能量收集控制电路的开关信号S2输出端。延时生成器I4的输出端形成能量收集控制电路的开关信号S1输出端。反相器I21的输入端接延时生成器I4的输出端。
所述开关信号S4产生电路包括基准电源I5，振荡器I6，迟滞比较器I7，以及一个三输入与非门I8。基准电源I5的输出端接迟滞比较器I7的同相输入端，迟滞比较器I7的反相输入端形成能量收集控制电路的信号VOUT输入端。延时生成器I4的输出端、迟滞比较器I7的输出端和振荡器I6的输出端分别接三输入与非门I8的一个输入端。三输入与非门I8的输出端形成能量收集控制电路的开关信号S4输出端。
所述开关信号S3和S5产生电路包括迟滞比较器I9，延时生成器I14，反相器I11、I15，比较器I10、I12，以及两输入与门I13、I16。
比较器I10的同相输入端形成能量收集控制电路的信号VBAT输入端。比较器I10的反相输入端与比较器I12的反相输入端相连后，形成能量收集控制电路的信号V1输入端。比较器I12的同相输入端同时接迟滞比较器I9的反相输入端和迟滞比较器I7的同相输入端。迟滞比较器I9的同相输入端接基准电源I5的输出端。迟滞比较器I9的输出端同时接反相器I11的输入端和比较器I10的控制端。反相器I11的输出端接比较器I12的控制端。迟滞比较器I9的控制端和两输入与门I13的其中一个输入端同时接迟滞比较器I7的输出端。两输入与门I13的另一输入端接反相器I21的输出端。两输入与门I13的输出端接延时生成器I14的输入端，延时生成器I14的输出端同时接快速比较器I1的控制端和反相器I15的输入端。反相器I15的输出端和比较器I12的输出端分别接两输入与门I16的一个输入端。两输入与门I16的输出端形成能量收集控制电路的开关信号S3输出端。比较器I10的输出端形成能量收集控制电路的开关信号S5输出端。
利用上述工作模式可重构的能量收集控制电路所构建的DC-DC转换器，其特征是，包括最大功率点采样电路，电感L1，电容CIN、COUT，NMOS管NM1、NM2、NM3，PMOS管PM1、PM2、PM3，以及工作模式可重构的能量收集控制电路；
最大功率点采样电路的一个输入端与环境能量电池相连；电容CIN的一端和NMOS管NM1的漏极相连后，同时连接最大功率点采样电路的另一个输入端和能量收集控制电路的信号VCIN输入端；最大功率点采样电路的输出端接能量收集控制电路的信号VM输入端；NMOS管NM1的源极、NMOS管NM2的漏极和PMOS管PM1的漏极与电感L1的一端连接；电感L1的另一端与PMOS管PM2的源极、PMOS管PM3的源极、NMOS管NM3的漏极相连后，与能量收集控制电路的信号V1输入端连接；PMOS管PM1的源极与PMOS管PM2的漏极相连后，与能量收集控制电路的信号VBAT输入端和备用电池相连；PMOS管PM3的漏极与电容COUT的一端相连后，与能量收集控制电路的信号VOUT输入端和负载相连；电容CIN的另一端、NMOS管NM2的栅极和源极、NMOS管NM3的源极、以及电容COUT的另一端同时接地；能量收集控制电路的开关信号S1输出端接NMOS管NM1的栅极；能量收集控制电路的开关信号S2输出端接NMOS管NM3的栅极；能量收集控制电路的开关信号S3输出端接PMOS管PM3的栅极；能量收集控制电路的开关信号S4输出端接PMOS管PM1的栅极；能量收集控制电路的开关信号S5输出端接PMOS管PM2的栅极。
与现有技术相比，本发明具有如下特点：
1、工作模式可重构的能量收集控制电路采用单迟滞比较器以及时序控制电路，单迟滞比较器通过对输出电压的监测以决定升降压电路的工作状态，时序控制电路根据相应的工作状态生成开关信号S1、S2、S3、S4、S5。其中S1、S2、S3、S4完成基本的升压或者降压功能。控制电路在持续追踪环境能量电池的最大功率点时，单迟滞比较器持续监测输出电压，当输出电压过低时，S5保持恒定高电平，开关信号S4由恒定高电平转为振荡器的振荡信号，以抽取备用锂电池的能量，从而稳定输出电压以及保证环境能量的转换效率；当输出电压过高时，开关信号S4保持恒定高电平，开关信号S5间接性导通，备用锂电池储存来自环境能量电池中多余的能量，从而提高能量利用率。
2、DC-DC转换器利用工作模式可重构的能量收集控制电路所生成的开关信号S1、S2、S3、S4、S5，提高了输出电压的稳定性，当输出负载从0.1mW突变到3mW或从3mW突变到0.1mW时，输出电压波动小于30mV；而且在备用锂电池给负载供电的同时系统可以持续追踪环境能量电池的最大功率并进行持续的环境能量收集，从而提高了系统对环境能量的利用率，其能量转换效率在78％以上，环境能量追踪效率在98％以上。
附图说明
图1为本发明的工作模式可重构的能量收集控制电路的电路图。
图2为本发明的DC-DC转换器的电路图。
图3为DC-DC转换器的工作流程图。
图4为DC-DC转换器中信号VOUT、S1、S2、S3、S4、S5的工作波形示意图。
图5为DC-DC转换器输出电流从0.15mA跳变到2.15mA时电压瞬态曲线图。
图6为DC-DC转换器输出电流从2.15mA跳变到0.15mA时电压瞬态曲线图
图7为DC-DC转换器在不同工艺角以及不同负载电流下能量转换效率的曲线图。
图8为DC-DC转换器在不同工艺角以及不同负载电流下环境能量追踪效率的曲线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，对本发明进一步详细说明。
参见图1，一种工作模式可重构的能量收集控制电路，包括开关信号S1和S2产生电路、开关信号S4产生电路、以及开关信号S3和S5产生电路。
所述开关信号S1和S2产生电路包括一个快速比较器I1，一个缓冲器I2，两个延时生成器I3、I4，以及一个反相器I21。快速比较器I1的同相输入端形成能量收集控制电路的信号VCIN输入端，快速比较器I1的反相输入端形成能量收集控制电路的信号VM输入端。快速比较器I1的输出端连接缓冲器I2的输入端，缓冲器I2的输出端同时连接延时生成器I3和I4的输入端。延时生成器I3的输出端形成能量收集控制电路的开关信号S2输出端。延时生成器I4的输出端形成能量收集控制电路的开关信号S1输出端。反相器I21的输入端接延时生成器I4的输出端。
输入信号FK为快速比较器I1的使能信号，在降压电路不工作时即信号FK为低电平时输入电压信号VCIN与VM通过快速比较器I1进行比较，I1输出结果通过缓冲器I2与延时生成器I3、I4相连，I3的输出端输出开关信号S2，I4输出端输出开关信号S1，I4的输出开关信号S1与反相器I21的输入端相连，输出升压电路工作状态信号TD。
所述开关信号S4产生电路包括一个基准电源I5，一个振荡器I6，一个迟滞比较器I7，以及一个三输入与非门I8。基准电源I5的输出端连接迟滞比较器I7的同相输入端，迟滞比较器I7的反相输入端形成能量收集控制电路的信号VOUT输入端。延时生成器I4的一个输出端、迟滞比较器I7的输出端和振荡器I6的输出端分别连接三输入与非门I8的输入端。三输入与非门I8的输出端形成能量收集控制电路的开关信号S4输出端。
输入信号VOUT与基准电压源产生信号Vref通过迟滞比较器I7进行比较，输出信号ZT。振荡器I6产生的信号与信号ZT、TD作为三输入与非门I8的输入信号，I8输出开关信号S4。其中输出电压信号VOUT通过迟滞比较器I7与基准电压信号Vref进行比较，当输出电压信号VOUT低于1.795V时，且同时升压电路未工作，即信号TD为高电平，S4输出一段固定频率的方波信号，直到输出电压信号VOUT上升并达到1.805V为止。
所述开关信号S3和S5产生电路包括一个迟滞比较器I9，一个延时生成器I14，两个反相器I11、I15，两个比较器I10、I12，以及两个两输入与门I13、I16。比较器I10的同相输入端形成能量收集控制电路的信号VBAT输入端。比较器I10的反相输入端与比较器I12的反相输入端相连后，形成能量收集控制电路的信号V1输入端。比较器I12的同相输入端同时接迟滞比较器I9的反相输入端和迟滞比较器I7的同相输入端。迟滞比较器I9的同相输入端接基准电源I5的输出端。迟滞比较器I9的输出端同时接反相器I11的输入端和比较器I10的控制端。反相器I11的输出端接比较器I12的控制端。迟滞比较器I9的控制端和两输入与门I13的其中一个输入端同时接迟滞比较器I7的输出端。两输入与门I13的另一输入端接反相器I21的输出端。两输入与门I13的输出端接延时生成器I14的输入端，延时生成器I14的输出端同时接快速比较器I1的控制端和反相器I15的输入端。反相器I15的输出端和比较器I12的输出端分别接两输入与门I16的一个输入端。两输入与门I16的输出端形成能量收集控制电路的开关信号S3输出端。比较器I10的输出端形成能量收集控制电路的开关信号S5输出端。
电压信号VOUT、Vref作为迟滞比较器I9的输入信号，信号ZT作为I9的使能信号，I9输出端分别与反相器I11的输入端以及比较器I10的使能端相连。反相器I11的输出端与比较器I12的使能端相连；电压信号VBAT和V1与比较器I10的输入端相连，输出开关信号S5；电压信号VOUT、V1与比较器I12的输入端相连，I12输出端与I16的输入端相连；信号ZT、TD与两输入与门I13输入端相连，I13输出端与延时生成器I14的输入端相连。I14的输出信号FK与反相器I15的输入端相连；I15的输出端以及I12的输出端与两输入与门I16的输入端相连，I16输出开关信号S3。其中输出电压信号VOUT与基准电压信号Vref通过迟滞比较器I19进行比较，当输出电压信号VOUT高于1.82V，升压电路收集到的环境能量电池的能量通过开关信号S5传递给备用锂电池，反之输出电压信号VOUT低于1.82V，升压电路收集到的环境能量电池的能量通过开关信号S3传递给输出电容COUT以及输出负载RL；在降压电路工作时，即信号ZT与信号TD同时为高电平时，通过开关信号S3将备用锂电池的能量传递给输出电容COUT以及输出负载RL，来维持稳定的输出电压。
参见图2，利用上述工作模式可重构的能量收集控制电路所构建的高稳定高能效的DC-DC转换器，包括电感L1，电容CIN、COUT，NMOS管NM1、NM2、NM3，PMOS管PM1、PM2、PM3，最大功率点采样电路，工作模式可重构的能量收集控制电路。最大功率点采样电路的一个输入端与环境能量电池相连。电容CIN的一端和NMOS管NM1的漏极相连后，同时连接最大功率点采样电路的另一个输入端和能量收集控制电路的信号VCIN输入端。最大功率点采样电路的输出端接能量收集控制电路的信号VM输入端。NMOS管NM1的源极、NMOS管NM2的漏极和PMOS管PM1的漏极与电感L1的一端连接。电感L1的另一端与PMOS管PM2的源极、PMOS管PM3的源极、NMOS管NM3的漏极相连后，与能量收集控制电路的信号V1输入端连接。PMOS管PM1的源极与PMOS管PM2的漏极相连后，与能量收集控制电路的信号VBAT输入端和备用电池相连。PMOS管PM3的漏极与电容COUT的一端相连后，与能量收集控制电路的信号VOUT输入端和负载相连。电容CIN的另一端、NMOS管NM2的栅极和源极、NMOS管NM3的源极、以及电容COUT的另一端同时接地。能量收集控制电路的开关信号S1输出端接NMOS管NM1的栅极。能量收集控制电路的开关信号S2输出端接NMOS管NM3的栅极。能量收集控制电路的开关信号S3输出端接PMOS管PM3的栅极。能量收集控制电路的开关信号S4输出端接PMOS管PM1的栅极。能量收集控制电路的开关信号S5输出端接PMOS管PM2的栅极。
最大功率点采样电路周期性采样环境能量电池的开路电压VS的同时生成最大功率点电压VM。通常环境能量电池例如温差热电池或生物燃料电池的最大功率点电压等于0.5倍的VS而太阳能电池的最大功率点电压则为0.75倍的VS。当输出电压大于1.795V且降压电路完成对负载供电时，工作模式可重构的能量收集控制电路中的开关信号S1和S2产生电路根据最大功率点电压VM以及输入电容CIN上的电压VCIN的大小生成具有不同延时时间的开关信号S1和S2，S1控制功率管NM1的导通和关断，S2控制功率管NM3的导通和关断。当开关信号S1和S2为高电平时输入电容CIN以及环境能量电池PIN同时为电感L1充电，此时电感储能。电感储能结束后，开关信号S2变为低电平，由于二极管连接方式的NM2在提供电流时会有部分损失，为提高环境能量利用率，故S1维持一段时间高电平，直到将电感电流放完再转为低电平。同时，在电感储能结束后，电感能量收集控制电路中的开关信号S3和S5产生电路根据输出电压信号VOUT以及开关信号S4产生电路基准电压源产生的基准信号Vref的大小，分别生成不同的使能信号来控制开关信号S5或者是S6，具体过程为当输出电压信号VOUT大于1.82V，开关信号S3和S5产生电路中的比较器I10工作，通过开关信号S5控制功率管PM2导通给备用锂电池充电，直到电感电流耗尽时功率管PM2关断；而当输出电压信号VOUT小于1.82V时，开关信号S3和S5产生电路中的比较器I12工作，通过开关信号S3控制功率管PM3导通给输出电容COUT以及输出负载RL供电，直到电感电流耗尽时功率管PM3关断。
工作模式可重构的能量收集控制电路中的开关信号S4产生电路实时监测输出电压信号VOUT，迟滞比较器I7通过比较输出电压信号VOUT以及基准电压信号Vref，在输出电压VOUT小于1.795V，并且升压电路完成了一个周期的电感充放电后，开关信号S4输出一段时间100KHz的信号，通过导通与关闭PM1来给电感L1充电，电感中的电量再通过PM3给输出电容COUT以及输出负载RL供电，直到输出电压VOUT达到1.805V后，PM1保持关闭，同时在这一阶段通过开关信号S3和S5产生电路的延时生成器I14产生S3的信号，使PM3导通来给输出电容COUT以及输出负载RL供电，直到输出电压VOUT达到1.805V且电感L1电流耗尽后功率管PM3关断，在PM3导通的这一段时间内反馈一个FK信号给开关信号S1和S2产生电路的快速比较器I1，来保证在降压电路工作的时候不能进行升压，达到升压和降压分时共用电感的目的。
上述DC-DC转换器的工作流程如图3所示，电路启动后，实时判断输出电压VOUT，当输出电压VOUT大于1.795V，升压电路开始工作，通过比较VCIN与VM的大小追踪最大功率，并在最大功率点上对电感L1进行充电，当完成对电感L1的充电后，判断输出电压VOUT的大小来决定是给备用锂电池充电还是给负载COUT与RL供电，当VOUT大于1.82V时，通过开关信号S5给备用锂电池进行充电；当VOUT小于1.82V时，则通过开关信号S3给输出电容COUT以及输出负载RL供电。电感完成一次充放电后继续判断输出电压VOUT，若此时VOUT小于1.795V，同时开工信号S1为低电平，也就是升压电路未使用电感的情况下，启动降压电路，通过开关信号S4与S3将备用锂电池的能量供给输出电容COUT以及输出电阻RL，直到VOUT大于1.805V后结束降压电路工作，之后继续追踪最大功率来进行升压电路的工作，以此保证了升降压电路不会同时使用电感，同时也保证了在环境能量电池以及备用锂电池同时供给输出电容电阻时，可持续对环境能量电池的能量进行最大功率追踪并收集，提高能量转换效率。
图4～图8是本发明的DC-DC转换器基于0.18um CMOS工艺的晶体管级电路仿真：
图4显示了开关信号S1～S5在不同输出电压VOUT以及不同负载电流IOUT下的工作波形。输入功率源PIN模拟温差热电池(TEG)，其固定内阻RS为200Ω，开路电压VS为0.5V。由图4可以看出输出电压VOUT在1.817V附近时，每当开关信号S1与S2完成一次对电感L1的充电后，可通过开关信号S3给输出电容COUT以及输出电阻RL供电或是通过开关信号S5给备用锂电池充电储能；当输出电阻RL上的负载电流IOUT过大，输出功率大于环境能量电池供给的能量时，通过开关信号S4与S3所控制的降压电路，可将备用锂电池的能量给输出电容COUT已经输出电阻RL，同时可看到开关信号S1与S2持续收集环境能量电池的能量进行收集，并供给输出电容COUT以及输出负载RL。
图5为DC-DC转换器输出电流从0.15mA跳变到2.15mA时电压瞬态曲线图，图6为DC-DC转换器输出电流从2.15mA跳变到0.15mA时电压瞬态曲线图。从图5与图6可以看出，当负载电流从0.15mA突变到2.15mA或负载电流从2.15mA突变到0.15mA时，输出电压最大1.81V，最小1.792V，波动小于30mV；远小于传统单电感双模切换电路在负载突变时的60～200mV左右的波动范围。
图7为DC-DC转换器在不同工艺角以及不同负载电流下能量转换效率的曲线图。图7的仿真曲线显示出本发明的DC-DC转换器在工作模式可重构的能量收集控制电路的控制下，能量转换效率在78％以上。
图8为DC-DC转换器在不同工艺角以及不同负载电流下环境能量追踪效率的曲线图。图8的仿真曲线显示出本发明的DC-DC转换器不论是在环境能量电池单独供电还是备用锂电池与环境能量电池同时供电的时候，其追踪效率均在98％以上。这些仿真结果验证了本发明的有效性。
本发明并不采用轻负载和重负载双模切换的方法，而是通过实时采集输出的电压信号，并通过时序控制的方式来保证在任何情况下都可以对环境能量进行收集，从而达到高稳定性高能量利用率的目的。
需要说明的是，本发明针对集成电路设计领域，而并非基于已有商用芯片的系统设计，所以集成电路子模块是没有型号可言的，图2示例中的电阻、电容和电感的数值以及MOS管的宽长比已经标注在图上，RL是负载电阻，阻值可变；RS是环境能量源电池的内阻，阻值可变。此外，尽管以上本发明所述的实施例是说明性的，但这并非是对本发明的限制，因此本发明并不局限于上述具体实施方式中。在不脱离本发明原理的情况下，凡是本领域技术人员在本发明的启示下获得的其它实施方式，均视为在本发明的保护之内。
Claims (2)
1.工作模式可重构的能量收集控制电路，其特征是，由开关信号S1和S2产生电路、开关信号S4产生电路、以及开关信号S3和S5产生电路组成；
所述开关信号S1和S2产生电路包括快速比较器I1，缓冲器I2，延时生成器I3、I4，以及反相器I21；快速比较器I1的同相输入端形成能量收集控制电路的信号VCIN输入端，快速比较器I1的反相输入端形成能量收集控制电路的信号VM输入端；快速比较器I1的输出端接缓冲器I2的输入端，缓冲器I2的输出端同时接延时生成器I3和I4的输入端；延时生成器I3的输出端形成能量收集控制电路的开关信号S2输出端；延时生成器I4的输出端形成能量收集控制电路的开关信号S1输出端；反相器I21的输入端接延时生成器I4的输出端；
所述开关信号S4产生电路包括基准电源I5，振荡器I6，迟滞比较器I7，以及一个三输入与非门I8；基准电源I5的输出端接迟滞比较器I7的同相输入端，迟滞比较器I7的反相输入端形成能量收集控制电路的信号VOUT输入端；延时生成器I4的输出端、迟滞比较器I7的输出端和振荡器I6的输出端分别接三输入与非门I8的一个输入端；三输入与非门I8的输出端形成能量收集控制电路的开关信号S4输出端；
所述开关信号S3和S5产生电路包括迟滞比较器I9，延时生成器I14，反相器I11、I15，比较器I10、I12，以及两输入与门I13、I16；
比较器I10的同相输入端形成能量收集控制电路的信号VBAT输入端；比较器I10的反相输入端与比较器I12的反相输入端相连后，形成能量收集控制电路的信号V1输入端；比较器I12的同相输入端同时接迟滞比较器I9的反相输入端和迟滞比较器I7的同相输入端；迟滞比较器I9的同相输入端接基准电源I5的输出端；迟滞比较器I9的输出端同时接反相器I11的输入端和比较器I10的控制端；反相器I11的输出端接比较器I12的控制端；迟滞比较器I9的控制端和两输入与门I13的其中一个输入端同时接迟滞比较器I7的输出端；两输入与门I13的另一输入端接反相器I21的输出端；两输入与门I13的输出端接延时生成器I14的输入端，延时生成器I14的输出端同时接快速比较器I1的控制端和反相器I15的输入端；反相器I15的输出端和比较器I12的输出端分别接两输入与门I16的一个输入端；两输入与门I16的输出端形成能量收集控制电路的开关信号S3输出端；比较器I10的输出端形成能量收集控制电路的开关信号S5输出端。
2.利用权利要求1所述的工作模式可重构的能量收集控制电路所构建的DC-DC转换器，其特征是，包括最大功率点采样电路，电感L1，电容CIN、COUT，NMOS管NM1、NM2、NM3，PMOS管PM1、PM2、PM3，以及工作模式可重构的能量收集控制电路；
最大功率点采样电路的一个输入端与环境能量电池相连；电容CIN的一端和NMOS管NM1的漏极相连后，同时连接最大功率点采样电路的另一个输入端和能量收集控制电路的信号VCIN输入端；最大功率点采样电路的输出端接能量收集控制电路的信号VM输入端；NMOS管NM1的源极、NMOS管NM2的漏极和PMOS管PM1的漏极与电感L1的一端连接；电感L1的另一端与PMOS管PM2的源极、PMOS管PM3的源极、NMOS管NM3的漏极相连后，与能量收集控制电路的信号V1输入端连接；PMOS管PM1的源极与PMOS管PM2的漏极相连后，与能量收集控制电路的信号VBAT输入端和备用电池相连；PMOS管PM3的漏极与电容COUT的一端相连后，与能量收集控制电路的信号VOUT输入端和负载相连；电容CIN的另一端、NMOS管NM2的栅极和源极、NMOS管NM3的源极、以及电容COUT的另一端同时接地；能量收集控制电路的开关信号S1输出端接NMOS管NM1的栅极；能量收集控制电路的开关信号S2输出端接NMOS管NM3的栅极；能量收集控制电路的开关信号S3输出端接PMOS管PM3的栅极；能量收集控制电路的开关信号S4输出端接PMOS管PM1的栅极；能量收集控制电路的开关信号S5输出端接PMOS管PM2的栅极。
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