CN111082504B - 一种超低功耗启动的能量收集电路 - Google Patents

一种超低功耗启动的能量收集电路 Download PDF

Info

Publication number
CN111082504B
CN111082504B CN201911211619.6A CN201911211619A CN111082504B CN 111082504 B CN111082504 B CN 111082504B CN 201911211619 A CN201911211619 A CN 201911211619A CN 111082504 B CN111082504 B CN 111082504B
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
pole
switching tube
resistor
chip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201911211619.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111082504A (zh
Inventor
唐晓庆
谢桂辉
佘亚军
张超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
719th Research Institute of CSIC
Original Assignee
719th Research Institute of CSIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 719th Research Institute of CSIC filed Critical 719th Research Institute of CSIC
Priority to CN201911211619.6A priority Critical patent/CN111082504B/zh
Publication of CN111082504A publication Critical patent/CN111082504A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111082504B publication Critical patent/CN111082504B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/32—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from a charging set comprising a non-electric prime mover rotating at constant speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/20—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using microwaves or radio frequency waves
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明公开了一种超低功耗启动的能量收集电路，将能量收集启动功率降低到了0.14μW，能够显著提高能量收集的灵敏度；本发明可用于微弱光照、低振动强度、微小温差等环境中的能量收集，而且本发明尤其适用于基于射频能量收集的场景中；经试验，本发明能够运行的最小射频输入功率‑22dBm@915MHz，能够有效扩展射频能量收集的空间范围。

Description

一种超低功耗启动的能量收集电路
技术领域
本发明涉及微能量收集领域，更具体地说，涉及一种超低功耗启动的能量收集电路。
背景技术
能量收集是实现无源物联网等低功耗电路系统长期免维护运行的一项关键技术。通过捕获环境中的这些能量，如照明、温差、振动和电磁波(射频能量)，可以让低功耗电子器件正常工作。而在这些微功率能源中，来自射频发射器的能量具有独特的优势，包括随距离变化可预测和一致的功率，能够使得无源物联网远离电池和有线供电的束缚。
环境射频能量如今可以从全球数百亿个无线发射器获得，而且发射器的数量还在不断增长，包括移动电话、手持无线电设备、移动基站以及电视/无线广播台等，捕获这类能量有助于创建各种新的无源物联网设备。目前，专门用于射频能量收集的专用集成电路/模块还比较少见，来自美国的Powercast、TI和比利时的E-Peas提供了目前为数不多的商业解决方案。
P2110B是Powercast最具代表性的射频能量收集模块，启动电压1.25V，启动电流3.9μA，启动功率4.9μW，模块能够运行的最小射频输入功率-11dBm@915MHz。
TI公司的BQ25504和BQ25505是最具代表性的能量收集芯片，启动电压分别是0.33V和0.6V，启动电流分别是45μA和25μA，启动功率均为15μW。
AEM40940是E-Peas在2018年新推出的专用射频能量收集芯片，启动电压0.38V，启动电流7.9μA，启动功率仅为3μW。芯片能够运行的最小射频输入功率-19dBm@915MHz。
发明内容
由于启动功率直接关系到(射频)能量收集的灵敏度，从而影响射频能量收集的有效范围。根据上述背景介绍，目前启动功率最小的能量收集解决方案也需要3μW。针对这一问题，本发明提出了启动功率更小的一套解决方案——超低功耗启动的能量收集电路，将能量收集启动功率降低到了0.14μW。
本发明解决其技术问题，所采用的超低功耗启动的能量收集电路包含：
储能器件，储能器件的一端接地，另一端用于连接RF转DC模块的输出端，其中RF转DC模块的输入端连接射频能量收集天线，用于将射频能量转换为直流电进行输出；
第一P型开关管，S极连接所述储能器件的所述另一端；
负载电阻，负载电阻的两端之间并联第一去耦电容，并联后一端接地，另一端连接第一P型开关管的D极；
第一上拉电阻，一端连接所述储能器件的所述另一端；
二极管，阳极连接第一上拉电阻的另一端，阴极连接第一P型开关管的D极，同时二极管的阳极连接第一P型开关管的G极；
电压监视芯片，具有输入端口以及指示输出端口，输入端口连接第一P型开关管的D极，指示输出端口连接第一上拉电阻的所述另一端，指示输出端口用于电压监视芯片正常工作时，在所述输入端口输入的电压大于电压阈值VThreshold时，输出高电平，否则输出低电平，且在所述输入端口输入的电压小于电压监视芯片能够正常运行的最小工作电压时，处于高阻态；
第二P型开关管，第二P型开关管的G极连接所述指示输出端口，S极连接所述储能器件的所述另一端；
N型开关管，N型开关管的D极连接所述指示输出端口；
输入电容，一端接地，另一端分别连接第二P型开关管的D极和N型开关管的S极；
DC/DC转换芯片，DC/DC转换芯片的两个电源输入端连接在输入电容的两端；DC/DC转换芯片的最小启动电压VIn_Startup小于或等于电压监视芯片的启动电压阈值VStartup；
输出电容，一端接地，另一端连接DC/DC转换芯片的输出端；
第二去耦电容，一端接地，另一端连接输出电容的所述另一端，且用于与系统负载芯片的电源输入端连接；所述系统负载芯片具有高/低电平输出端；
第二上拉电阻，一端连接输出电容的所述另一端，另一端连接N型开关管的G极，且第二上拉电阻的所述另一端用于连接所述高/低电平输出端；
第一P型开关管和第二P型开关管为PMOS或者PNP晶体管；
所述储能器件的漏电流ILeakage_C、电压监视芯片的静态电流IMonitor和负载电阻的漏电流ILeakage_R满足：ILeakage_C+IMonitor_+ILeakage_R≤200nA；DC/DC转换芯片的最小启动电压VIn_Startup、电压监视芯片的启动电压阈值VStartup满足：VIn_Startup≤VStartup≤0.7V。
进一步地，在本发明的超低功耗启动的能量收集电路中，所述储能器件包括电容、电池以及超级电容。
进一步地，在本发明的超低功耗启动的能量收集电路中，储能器件为钽电容，电压监视芯片为TPS3839，DC/DC转换芯片为TPS61098。
进一步地，在本发明的超低功耗启动的能量收集电路中，系统负载芯片为MSP430FR5969。
进一步地，在本发明的超低功耗启动的能量收集电路中，N型开关管NMOS。
进一步地，在本发明的超低功耗启动的能量收集电路中，第一P型开关管的型号为SSM3J556MFV，第二P型开关管的型号为2SB815-7晶体管或者SSM3J46CTB，N型开关管的型号为SSM3K56MFV。
进一步地，在本发明的超低功耗启动的能量收集电路中，负载电阻为10MΩ，第一去耦电容为0.1μF，第一上拉电阻大小为1.3MΩ。
进一步地，在本发明的超低功耗启动的能量收集电路中，第二上拉电阻大小为1.3MΩ。
进一步地，在本发明的超低功耗启动的能量收集电路中，输入电容为1μF，输出电容为0.1μF，第二去耦电容为0.22μF。
进一步地，在本发明的超低功耗启动的能量收集电路中，当DC/DC转换芯片启动后，所述储能器件上的电压会开始下降，第二P型开关管由于自身G极和S极之间的VGS降低会开始逐渐断开，一条由第二上拉电阻和N型开关管构成的反馈控制回路，将维持DC/DC转换芯片启动后储能器件与DC/DC转换芯片的导通状态；最后所述系统负载芯片启动运行并在完成一次任务后，控制所述高/低电平输出端口输出低电平，以将N型开关管由导通变为关断，从而DC/DC转换芯片关断，至此一个启动循环结束；能量收集过程继续进行，当储能器件的电压再次达到电压监视芯片的电压阈值时，启动下一个循环。
实施本发明的超低功耗启动的能量收集电路，具有以下有益效果：本发明实现了可在0.7V,200nA启动的微能量收集管理系统，将能量收集启动功率降低到了0.14μW，能够显著提高能量收集的灵敏度；本发明可用于微弱光照、低振动强度、微小温差等环境中的能量收集，而且本发明尤其适用于基于射频能量收集的场景中；经试验，本发明能够运行的最小射频输入功率-22dBm@915MHz，能够有效扩展射频能量收集的空间范围。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是超低功耗启动的能量收集电路一实施例的电路原理图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
参考图1，其为超低功耗启动的能量收集电路一实施例的电路原理图。本实施例的超低功耗启动的能量收集电路包含：储能器件C1、第一P型开关管Q1、负载电阻R1、第一去耦电容C2、第一上拉电阻R2、二极管D1、电压监视芯片U1、第二P型开关管Q2、N型开关管Q3、输入电容C3、DC/DC转换芯片U2、输出电容C4、第二去耦电容C5以及第二上拉电阻R3。
储能器件C1的下端接地，上端用于连接RF转DC模块RFDC的输出端(右端)，其中RF转DC模块RFDC的输入端连接射频能量收集天线TX，用于将射频能量转换为直流电进行输出。储能器件C1可以是电容、超级电容、电池等具有电荷存储功能的器件，且应当具有低漏电流、低自放电的特性。该储能器件C1的容量需根据U3系统负载芯片启动运行一次的耗电量决定。本发明以220μF钽电容为例，漏电流ILeakage_C1小于10nA。
第一P型开关管Q1的S极连接所述储能器件C1的上端。
负载电阻R1的上、下两端之间并联第一去耦电容C2，并联后下端接地，上端连接第一P型开关管Q1的D极。
第一上拉电阻R2的上端连接储能器件C1的上端。
二极管D1的阳极连接第一上拉电阻R2的下端，阴极连接第一P型开关管Q1的D极，同时二极管D1的阳极连接第一P型开关管Q1的G极。
电压监视芯片U1具有输入端口VIN以及指示输出端口
Figure BDA0002294452060000061
输入端口VIN连接第一P型开关管Q1的D极，指示输出端口
Figure BDA0002294452060000062
连接第一上拉电阻R2的下端，指示输出端口
Figure BDA0002294452060000063
用于电压监视芯片U1正常工作时，在所述输入端口VIN输入的电压大于电压阈值VThreshold时，输出高电平，否则输出低电平，且在所述输入端口VIN输入的电压小于电压监视芯片U1能够正常运行的最小工作电压VStartup(即启动电压阈值VStartup)时，处于高阻态。
在本实施例中，电压监视芯片U1由基准电压源、电阻分压网络和电压比较器组成，能够持续监测输入端口VIN的电压，当VIN达到预设的电压阈值VThreshold时，指示输出端口
Figure BDA0002294452060000064
能够输出高电平。此外由于电压监视芯片U1内部MOSFET的亚阈值特性，当0V＜VIN＜VStartup时，指示输出端口
Figure BDA0002294452060000065
为高阻态，而当VStartup＜VIN＜VThreshold时，指示输出端口
Figure BDA0002294452060000066
输出低电平。在本实施例中，VStartup＝0.4V。
第二P型开关管Q2，第二P型开关管Q2的G极连接所述指示输出端口RST，S极连接所述储能器件C1的上端。
N型开关管Q3的D极连接所述指示输出端口
Figure BDA0002294452060000067
输入电容C3的下端接地，上端分别连接第二P型开关管Q2的D极和N型开关管Q3的S极。
需要注意的是，第一P型开关管Q1、第二P型开关管Q2应选择VGS尽量小的PMOS或VCE(sat)尽量低的NPN晶体管，本发明中第一P型开关管Q1选用了SSM3J556MFV，第二P型开关管Q2可选用SSM3J46CTB或2SB815-7。电压监视芯片U1应具有尽量低的静态电流，本发明以TPS3839系列电压监视芯片为例，静态电流IMonitor_U1典型值150nA。为了提高电压监视芯片U1的稳定性，其VIN端口可添加负载电阻R1和第一去耦电容C2，本发明以R1＝10MΩ，C2＝0.1μF为例，此时负载电阻R1的漏电流ILeakage_R小于40nA。二极管D1起到单向微导通的作用，可选用1N4148或者参考本发明，直接依靠电压监视芯片U1内部ESD二极管即可达到相同效果。上拉电阻R2的取值会稍微影响启动电路的电压阈值VStartup，本发明以R2＝1.3MΩ为例。
基于上述特性，当0V＜VStorage＜某一电压值时(本实施例中约为0.7V，该值为电路的属性决定，非人为设定，后续以0.7V进行说明)，指示输出端口
Figure BDA0002294452060000073
被第一上拉电阻R2上拉至高电平，且第一P型开关管Q1断开；此时由于二极管D1正向微导通，0V＜VIN＜0.4V。在本实施例中，当VStorage趋向于所述某一电压值0.7V时，此时二极管D1上流过的电流约为电压监视芯片U1的静态电流IMonitor和负载电阻R1的漏电流ILeakage_R之和，即190nA，第一上拉电阻R2上的电压190nA*R2≈0.25V，二极管D1两端的电压约为0.05V(二极管D1选用的硅管)。
而当VStorage≥0.7V的瞬间，VIN≥0.4V，指示输出端口
Figure BDA0002294452060000071
将输出低电平，第一P型开关管Q1将导通，电压VIN进一步升高。该正反馈过程导致指示输出端口
Figure BDA0002294452060000072
持续低电平，然后第二P型开关管Q2导通，DC/DC转换芯片U2开始启动。
本发明利用了电压监视芯片U1内部MOSFET的亚阈值特性(当0V＜VIN＜0.4V时，指示端口为高阻态，而当0.4V＜VIN＜VThreshold时，指示端口输出低电平)，设计了正反馈启动控制电路，用于锁存第二P型开关管Q2栅极/基极的低电平状态。
DC/DC转换芯片U2的两个电源输入端VIN和GND连接在输入电容C3的两端；DC/DC转换芯片U2的最小启动电压VIn_Startup小于或等于电压监视芯片U1的启动电压阈值VStartup。DC/DC转换芯片U2具有DC转DC变换功能，可以是开关升/降压或LDO电路。需注意该DC/DC转换芯片U2的最小启动电压VIn_Startup应当小于等于电压监视芯片U1的启动电压VStartup，且尽量具有较宽的输入电压范围和较高的电源转化效率。这里以开关升压电路TPS61098作为DC/DC转换芯片U2为例，最小启动电压可低于0.7V。此外，输入电容C3的取值也较为关键，太小会导致DC-DC不稳定，太大则会导致VStorage下降过快，使Q2由于VGS过小而提前断开，本发明以C3＝1μF为例。
输出电容C4的下端接地，上端连接DC/DC转换芯片U2的输出端VO。第二去耦电容C5的下端接地，上端连接输出电容C4的上端，且用于与系统负载芯片U3的电源输入端VCC和GND连接；所述系统负载芯片具有高/低电平输出端I/O。输出电容C4用于DC/DC转换芯片U2输出滤波，第二去耦电容C5用于负载系统芯片U3的供电去耦，输出电容C4太小会导致DC/DC转换芯片U2输出纹波大；而输出电容C4太大则会导致DC/DC转换芯片U2启动过慢，甚至DC/DC转换芯片U2还未完成启动，第二P型开关管Q2就已经由于G极和S极之间的电压VGS过小而断开了。本发明以C4＝0.1μF，C5＝0.22μF为例。
第二上拉电阻R3的下端连接输出电容C4的上端，上端连接N型开关管Q3的G极，且第二上拉电阻R3的所述上端用于连接所述高/低电平输出端I/O。
第一P型开关管Q1和第二P型开关管Q2为PMOS或者PNP晶体管。
储能器件C1的漏电流ILeakage_C、电压监视芯片U1的静态电流IMonitor和负载电阻R1的漏电流ILeakage_R满足：ILeakage_C+IMonitor_+ILeakage_R≤200nA；DC/DC转换芯片U2的最小启动电压VIn_Startup、电压监视芯片U1的启动电压阈值VStartup满足：VIn_Startup≤VStartup≤0.7V。
当DC/DC转换芯片U2启动后，所述储能器件C1上的电压会开始下降，第二P型开关管Q2由于自身G极和S极之间的VGS降低会开始逐渐断开，一条由第二上拉电阻R3和N型开关管Q3构成的反馈控制回路，将维持DC/DC转换芯片U2启动后储能器件C1与DC/DC转换芯片U2的导通状态；最后所述系统负载芯片U3启动运行并在完成一次任务后，控制高/低电平输出端口I/O输出低电平，以将N型开关管Q3由导通变为关断，从而DC/DC转换芯片U2关断，至此一个启动循环结束；能量收集过程继续进行，当储能器件C1的电压再次达到电压监视芯片U1的电压阈值时，启动下一个循环。在本实施例中，系统负载芯片为MSP430FR5969，N型开关管Q3选用了VGS尽量低的场效应管SSM3K56MFV，上拉电阻R3＝1.3MΩ。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种超低功耗启动的能量收集电路，其特征在于，包含：
储能器件，储能器件的一端接地，另一端用于连接RF转DC模块的输出端，其中RF转DC模块的输入端连接射频能量收集天线，用于将射频能量转换为直流电进行输出；
第一P型开关管，S极连接所述储能器件的所述另一端；
负载电阻，负载电阻的两端之间并联第一去耦电容，并联后一端接地，另一端连接第一P型开关管的D极；
第一上拉电阻，一端连接所述储能器件的所述另一端；
二极管，阳极连接第一上拉电阻的另一端，阴极连接第一P型开关管的D极，同时二极管的阳极连接第一P型开关管的G极；
电压监视芯片，具有输入端口以及指示输出端口，输入端口连接第一P型开关管的D极，指示输出端口连接第一上拉电阻的所述另一端，指示输出端口用于电压监视芯片正常工作时，在所述输入端口输入的电压大于电压阈值VThreshold时，输出高电平，否则输出低电平，且在所述输入端口输入的电压小于电压监视芯片能够正常运行的最小工作电压时，处于高阻态；
第二P型开关管，第二P型开关管的G极连接所述指示输出端口，S极连接所述储能器件的所述另一端；
N型开关管，N型开关管的D极连接所述指示输出端口；
输入电容，一端接地，另一端分别连接第二P型开关管的D极和N型开关管的S极；
DC/DC转换芯片，DC/DC转换芯片的两个电源输入端连接在输入电容的两端；DC/DC转换芯片的最小启动电压VIn_Startup小于或等于电压监视芯片的启动电压阈值VStartup；
输出电容，一端接地，另一端连接DC/DC转换芯片的输出端；
第二去耦电容，一端接地，另一端连接输出电容的所述另一端，且用于与系统负载芯片的电源输入端连接；所述系统负载芯片具有高/低电平输出端；
第二上拉电阻，一端连接输出电容的所述另一端，另一端连接N型开关管的G极，且第二上拉电阻的所述另一端用于连接所述高/低电平输出端；
第一P型开关管和第二P型开关管为PMOS或者PNP晶体管；
所述储能器件的漏电流ILeakage_C、电压监视芯片的静态电流IMonitor和负载电阻的漏电流ILeakage_R满足：ILeakage_C+IMonitor_+ILeakage_R≤200nA；DC/DC转换芯片的最小启动电压VIn_Startup、电压监视芯片的启动电压阈值VStartup满足：VIn_Startup≤VStartup≤0.7V。
2.根据权利要求1所述的超低功耗启动的能量收集电路，其特征在于，所述储能器件包括普通电容、电池以及超级电容。
3.根据权利要求1所述的超低功耗启动的能量收集电路，其特征在于，储能器件为钽电容，电压监视芯片为TPS3839，DC/DC转换芯片为TPS61098。
4.根据权利要求1所述的超低功耗启动的能量收集电路，其特征在于，系统负载芯片为MSP430FR5969。
5.根据权利要求1所述的超低功耗启动的能量收集电路，其特征在于，N型开关管为NMOS。
6.根据权利要求5所述的超低功耗启动的能量收集电路，其特征在于，第一P型开关管的型号为SSM3J556MFV，第二P型开关管的型号为2SB815-7晶体管或者SSM3J46CTB，N型开关管的型号为SSM3K56MFV。
7.根据权利要求1所述的超低功耗启动的能量收集电路，其特征在于，负载电阻为10MΩ，第一去耦电容为0.1μF，第一上拉电阻大小为1.3MΩ。
8.根据权利要求1所述的超低功耗启动的能量收集电路，其特征在于，第二上拉电阻大小为1.3MΩ。
9.根据权利要求1所述的超低功耗启动的能量收集电路，其特征在于，输入电容为1μF，输出电容为0.1μF，第二去耦电容为0.22μF。
10.根据权利要求1所述的超低功耗启动的能量收集电路，其特征在于，
当DC/DC转换芯片启动后，所述储能器件上的电压会开始下降，第二P型开关管由于自身G极和S极之间的VGS降低会开始逐渐断开，一条由第二上拉电阻和N型开关管构成的反馈控制回路，将维持DC/DC转换芯片启动后储能器件与DC/DC转换芯片的导通状态；最后所述系统负载芯片启动运行并在完成一次任务后，控制所述高/低电平输出端口输出低电平，以将N型开关管由导通变为关断，从而DC/DC转换芯片关断，至此一个启动循环结束；能量收集过程继续进行，当储能器件的电压再次达到电压监视芯片的电压阈值时，启动下一个循环。
CN201911211619.6A 2019-11-28 2019-11-28 一种超低功耗启动的能量收集电路 Expired - Fee Related CN111082504B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911211619.6A CN111082504B (zh) 2019-11-28 2019-11-28 一种超低功耗启动的能量收集电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911211619.6A CN111082504B (zh) 2019-11-28 2019-11-28 一种超低功耗启动的能量收集电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111082504A CN111082504A (zh) 2020-04-28
CN111082504B true CN111082504B (zh) 2021-08-03

Family

ID=70312283

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911211619.6A Expired - Fee Related CN111082504B (zh) 2019-11-28 2019-11-28 一种超低功耗启动的能量收集电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111082504B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1327348A (zh) * 2000-04-28 2001-12-19 国际商业机器公司 用于无线通信系统的电池供电手机单元的、射频功率放大器
CN104036316A (zh) * 2014-06-09 2014-09-10 杭州沃朴物联科技有限公司 超低功耗光激活电子标签与读卡器系统及其信号处理方法
EP3038209A2 (en) * 2014-12-23 2016-06-29 Palo Alto Research Center, Incorporated Rectifying circuit for multiband radio frequency (rf) energy harvesting
CN108023552A (zh) * 2017-11-30 2018-05-11 电子科技大学 一种用于微波无线电能传输装置的射频功率放大器系统

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8552597B2 (en) * 2006-03-31 2013-10-08 Siemens Corporation Passive RF energy harvesting scheme for wireless sensor
CN101720120B (zh) * 2009-11-06 2012-10-17 深圳凯虹移动通信有限公司 低功耗移动通讯终端及其低功耗实现方法
CN106329987B (zh) * 2015-06-19 2019-05-17 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 自供电无线振动自主报警系统及其方法
US20170237466A1 (en) * 2016-02-16 2017-08-17 William N. Carr Sensor System with Energy Harvesting

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1327348A (zh) * 2000-04-28 2001-12-19 国际商业机器公司 用于无线通信系统的电池供电手机单元的、射频功率放大器
CN104036316A (zh) * 2014-06-09 2014-09-10 杭州沃朴物联科技有限公司 超低功耗光激活电子标签与读卡器系统及其信号处理方法
EP3038209A2 (en) * 2014-12-23 2016-06-29 Palo Alto Research Center, Incorporated Rectifying circuit for multiband radio frequency (rf) energy harvesting
CN108023552A (zh) * 2017-11-30 2018-05-11 电子科技大学 一种用于微波无线电能传输装置的射频功率放大器系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"A High-Efficiency Ultra-Low-Power CMOS Rectifier for RF Energy Harvesting Applications";Seyed Mohammad Noghabaei 等;《 2018 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS)》;20180504;第1-4页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111082504A (zh) 2020-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104396143A (zh) 具有温度补偿的自适应栅极驱动电路
Gudan et al. A 2.4 GHz ambient RF energy harvesting system with− 20dBm minimum input power and NiMH battery storage
US20130155742A1 (en) Micro-power rectifier and method thereof
US10938327B2 (en) Self-starting AC harvester
CN113741261B (zh) 一种上下电控制电路及信号输出装置
CN112805587A (zh) 激光发射电路和激光雷达
JP2013192443A (ja) 電源管理回路及び電源管理回路を備える電子デバイス
CN101102080B (zh) 升压稳压器的启动电路和升压稳压器的启动方法
CN109617544A (zh) 一种新型上电时序控制设备、系统及方法
CN111082504B (zh) 一种超低功耗启动的能量收集电路
CN111082546B (zh) 低功率启动并有电压监视功能的数控能量收集管理电路
CN205377371U (zh) 一种铅酸蓄电池欠压保护自动控制电路
CN111049282B (zh) 低电压启动的微能量收集管理系统
CN111146875B (zh) 低功率启动并有电压监视功能的自关断能量收集电路
CN111030323B (zh) 低电压启动并有电压监视功能的微能量收集管理系统
US8947019B2 (en) Handheld device and power supply circuit thereof
CN111030322B (zh) 低电流启动并有电压监视功能的微能量收集管理系统
CN111146876B (zh) 低电压启动并有电压监视功能的微能量收集管理系统
CN111130221B (zh) 低电流启动并有电压监视功能的微能量收集管理系统
CN110474408B (zh) 一种电源电路
CN109980766B (zh) 一种具有迟滞自锁功能的振动能量采集器电源管理电路
US10476367B2 (en) Voltage and current triggered switch, and step-down DC-DC converters containing such a switch
US20160118832A1 (en) Apparatus for charging and discharging battery
Rosli et al. Development of RF energy harvesting technique for Li-Fi application
CN211018640U (zh) 一种开关电源供电电路及供电系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20210803

Termination date: 20211128