CN111699606B - 一种电压自举芯片、弱光采集电路、设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于弱能量采集领域，公开了一种电压自举芯片、弱光采集电路、设备及其控制方法；通过第一光能采集组件根据接收的光能生成第一电压；第一储能组件和第二储能组件均根据所述第一电压进行充电；第二开关组件根据第二控制信号关断电源地和第一储能组件的连接；第一开关组件根据第一控制信号连通第一光能采集组件的正极和第一储能组件的第一端以使第一储能组件的第二端生成第一倍压电压；第一场效应管根据第三控制信号连通电压自举芯片的工作电源端和第一电压输出端以使第一光能采集组件、第一储能组件以及第二储能组件依次串联以对第一电池进行充电；降低了微弱能量采集的阈值，并提高了能量采集效率；并提高了电压自举芯片的电源电压。

Description

一种电压自举芯片、弱光采集电路、设备及其控制方法

技术领域

本申请属于弱能量采集领域，尤其涉及一种电压自举芯片、弱光采集电路、设备及其控制方法。

背景技术

在弱能量采集领域，能量采集效率很低，以弱光采集电路为例，光板在光线不足的情况下并不能达到理想的设计电压，而无法给高电压的电池进行充电，等于浪费了低于电池电压部分的光板提供的能量。

因此，上述弱光采集电路存在无法采集低于电池电压的能量从而导致地微弱能量采集的阈值高和能量采集效率低的缺陷。

发明内容

本申请提供了一种电压自举芯片、弱光采集电路、设备及其控制方法，旨在解决现有技术所存在的微弱能量采集的阈值高和能量采集效率低的问题。

本申请是这样实现的，一种电压自举芯片，其与第一光能采集组件、第一储能组件、第二储能组件、第三储能组件、以及第一电池连接；所述电压自举芯片包括第一开关组件、第二开关组件、第一单向导通组件、第二单向导通组件、第三单向导通组件、第四单向导通组件、第一场效应管以及第二场效应管；

所述第一开关组件的控制端为所述电压自举芯片的第一控制端，所述第二开关组件的控制端为所述电压自举芯片的第二控制端，所述第一场效应管的栅极和所述第二场效应管的栅极共同构成所述电压自举芯片的第三控制端，所述第一单向导通组件的正极、所述第三单向导通组件的正极以及所述第一开关组件的第一输入输出端共同构成所述电压自举芯片的输入电源端，所述第一开关组件的第二输入输出端和所述第二开关组件的第一输入输出端共同构成所述电压自举芯片的第一电容端，所述第一单向导通组件的负极和所述第二单向导通组件的正极共同构成所述电压自举芯片的第二电容端，所述第二单向导通组件的负极和所述第一场效应管的漏极共同构成所述电压自举芯片的工作电源端，所述第一场效应管的源极和所述第二场效应管的源极共同构成所述电压自举芯片的第一电压输出端，所述第三单向导通组件的负极与所述第四单向导通组件的正极共同构成所述电压自举芯片的第三电容端，所述第四单向导通组件的负极为所述电压自举芯片的输出端，所述第二开关组件的第二输入输出端和所述第二场效应管的漏极共同构成所述电压自举芯片的接地端；

所述第一光能采集组件的正极与所述电压自举芯片的输入电源端连接，所述第一储能组件的第一端与所述电压自举芯片的第一电容端连接，所述第一储能组件的第二端与所述电压自举芯片的第二电容端连接，所述第二储能组件的第一端与所述电压自举芯片的第三电容端连接，所述第一电池的正极与所述电压自举芯片的输出端连接，所述第二储能组件的第二端与所述电压自举芯片的第一电压输出端连接，所述第三储能组件的第一端与所述电压自举芯片的工作电源端连接，所述第一光能采集组件的负极、所述电压自举芯片的接地端以及所述第一电池的负极共接于电源地；

所述第一光能采集组件配置为根据接收的光能生成第一电压；所述第一单向导通组件以及所述第三单向导通组件均配置为单向导通所述第一电压；所述第一储能组件和所述第二储能组件均配置为根据所述第一电压进行充电；所述第二开关组件配置为根据第二控制信号关断电源地和所述第一储能组件的连接；所述第一开关组件配置为根据第一控制信号连通所述第一光能采集组件的正极和所述第一储能组件的第一端以使所述第一储能组件的第二端生成第一倍压电压；所述第二单向导通组件配置为单向导通所述第一电压或所述第一倍压电压，所述第三储能组件配置为根据所述第一倍压电压进行充电并生成第二电压以对所述电压自举芯片进行供电，所述第一场效应管根据第三控制信号连通所述电压自举芯片的工作电源端和所述电压自举芯片的第一电压输出端以使所述第一光能采集组件、所述第一储能组件以及第二储能组件依次串联以通过所述第四单向导通组件对所述第一电池进行充电。

在其中一个实施例中，所述第一开关组件为第三场效应管，所述第二开关组件为第四场效应管。

在其中一个实施例中，所述第一单向导通组件为第一二极管，所述第二单向导通组件为第二二极管，所述第三单向导通组件为第三二极管，所述第四单向导通组件为第四二极管。

本申请实施例还提供一种如上述的电压自举芯片的控制方法，包括：

步骤A1：所述电压自举芯片的输入电源端输入所述第一光能采集组件输出的第一电压，所述第一单向导通组件和所述第二单向导通组件均单向导通所述第一电压，所述第三储能组件根据所述第一电压进行充电并生成所述第二电压，所述电压自举芯片根据所述第二电压工作；

步骤A1：所述电压自举芯片工作后，通过所述电压自举芯片的第一控制端控制所述第一开关组件关断所述第一储能组件和所述第一光能采集组件的连接，通过所述电压自举芯片的第二控制端控制所述第二开关组件导通以使所述第一储能组件的第一端连接电源地；所述第一储能组件根据所述第一单向导通组件导通的第一电压进行充电并生成第一充电电压；控制所述电压自举芯片的第三控制端为低电平以使所述第二储能组件根据所述第二单向导通组件单向导通的第一电压进行充电并生成第二充电电压；

步骤A3：通过所述电压自举芯片的第二控制端输入第二控制信号以控制所述第二开关组件关断，以使所述第一储能组件的第一端与电源地断开；控制所述电压自举芯片的第一控制端输入第一控制信号，以使所述第一储能组件的第一端的电位等于所述第一光能采集组件的正极的电位，第一储能组件第二端的第一倍压电压为所述第一电压和所述第一充电电压的和；控制所述电压自举芯片的第三控制端输入第三控制信号，以使所述第二储能组件的第二端的电位等于所述电压自举芯片的工作电源端的电位，所述第二储能组件的第二端的电位等于第一储能组件的第一端的电位，以使所述第二储能组件的第一端的第二倍压电压等于所述第一电压、所述第一充电电压以及所述第二充电电压的和，所述第三控制信号为高电平；所述第二储能组件的第一端输出所述第二倍压电压以通过所述第四单向导通组件对所述第一电池进行充电。

本申请实施例还提供一种弱光采集设备，与第一电池连接，包括第一光能采集组件、第一储能组件、第二储能组件、第三储能组件以及如上述的电压自举芯片。

本申请实施例还提供一种弱光采集电路，与第一电池连接，包括微处理器、第一开关组件、第二开关组件、第一光能采集组件、第一储能组件、第二储能组件、第三储能组件、第一单向导通组件、第二单向导通组件、第三单向导通组件以及第四单向导通组件；

所述第一光能采集组件配置为根据接收的光能生成第一电压；

所述第一单向导通组件，与所述第一光能采集组件连接，配置为单向导通所述第一电压；

所述第三单向导通组件，与所述第一光能采集组件连接，配置为单向导通所述第一电压；

所述第二单向导通组件，与所述第一单向导通组件连接，配置为单向导通所述第一电压或第一倍压电压；

所述第一储能组件与所述第一单向导通组件连接，配置为根据所述第一电压进行充电；

所述第二储能组件，与所述第三单向导通组件连接，配置为根据所述第二电压进行充电；

所述第三储能组件，与所述第二单向导通组件连接，配置为根据所述第一电压或所述第一倍压电压进行充电并生成第二电压；

所述第一开关组件，与所述第一光能采集组件、所述第一单向导通组件、第三单向导通组件以及所述第一储能组件连接，配置为根据第一控制信号连通所述第一光能采集组件和所述第一储能组件；

所述第二开关组件，与所述第一储能组件和所述第第二开关组件连接，配置为根据第二控制信号关断电源地和所述第一储能组件的连接；

所述微处理器，具有与所述第一开关组件连接的第二电压输出端、与所述第二开关组件连接的第三电压输出端、

与所述第二单向导通组件的正极和所述第三储能组件的第一端连接的输入电源端、与所述第二开关组件的第二端、所述第三储能组件的第二端、所述第一光能采集组件的负极共接于电源地的接地端以及与所述第二储能组件的第二端连接的第一电压输出端，配置为根据所述第二电压工作，生成所述第一控制信号和所述第二控制信号以使所述第一光能采集组件的正极连接所述第一储能组件的第一端，并生成第三控制信号以使所述第二储能组件的第二端通过所述第二单向导通组件与所述第一储能组件的第二端连接以使所述第一光能采集组件、所述第一储能组件以及第二储能组件依次串联以通过所述第四单向导通组件对所述第一电池进行充电。

在其中一个实施例中，所述第一光能采集组件为第一光能板所述第一储能组件为第一电容，所述第二储能组件为第二电容，所述第三储能组件为第三电容，所述第一单向导通组件为第一二极管，所述第二单向导通组件为第二二极管，所述第三单向导通组件为第三二极管，所述第四单向导通组件为第四二极管。

在其中一个实施例中，所述第一开关组件包括第三场效应管、所述第二开关组件包括第四场效应管。

本申请实施例还提供一种如上述的弱光采集电路的控制方法，其特征在于，包括：

步骤B1：所述微处理器的输入电源端输入所述第一光能采集组件输出的第一电压，所述第三储能组件根据所述第一电压进行充电并生成第二电压，所述微处理器根据所述第二电压工作；

步骤B2：所述微处理器工作后，通过所述微处理器的第二电压输出端控制所述第一开关组件关断所述第一储能组件和所述第一光能采集组件的连接，通过所述微处理器的第三电压输出端控制所述第二开关组件导通以使所述第一储能组件的第一端连接电源地；所述第一储能组件根据所述第一单向导通组件导通的第一电压进行充电并生成第一充电电压；控制所述微处理器的第一电压输出端为低电平以使所述第二储能组件根据所述第三单向导通组件单向导通的第一电压进行充电并生成第二充电电压；

步骤B3：通过所述微处理器的第三电压输出端输出第二控制信号以控制所述第二开关组件关断，以使所述第一储能组件的第一端与电源地断开；控制所述微处理器的第二电压输出端输出第一控制信号，以使所述第一储能组件的第一端的电位等于所述第一光能采集组件的正极的电位，第一储能组件第二端的第一倍压电压为所述第一电压和所述第一充电电压的和；控制所述微处理器的第一电压输出端输入第三控制信号，以使所述第二储能组件的第二端的电位等于所述微处理器的输入电源端的电位，所述第二储能组件的第二端的电位等于第一储能组件的第二端的电位，以使所述第二储能组件的第一端的第二倍压电压等于所述第一电压、所述第一充电电压以及所述第二充电电压的和；所述第二储能组件的第一端的所述第二倍压电压通过所述第四单向导通组件对所述第一电池进行充电。

本申请提供的技术方案带来的有益效果是：从上述本申请可知，由于与第一光能采集组件、第一储能组件、第二储能组件、第三储能组件、以及第一电池连接；所述电压自举芯片包括第一开关组件、第二开关组件、第一单向导通组件、第二单向导通组件、第三单向导通组件、第一场效应管以及第二场效应管；第一光能采集组件根据接收的光能生成第一电压；第一单向导通组件和第三单向导通组件均单向导通第一电压；第一储能组件和第二储能组件均根据所述第一电压进行充电；第二开关组件根据第二控制信号关断电源地和第一储能组件的连接；第一开关组件根据第一控制信号连通所述第一光能采集组件的正极和第一储能组件的第一端以使第一储能组件的第二端生成第一倍压电压；第二单向导通组件单向导通所述第一电压或第一倍压电压，第三储能组件根据第一倍压电压进行充电并生成第二电压以对电压自举芯片进行供电，第一场效应管根据第三控制信号连通电压自举芯片的工作电源端和电压自举芯片的第一电压输出端以使第一光能采集组件、第一储能组件以及第二储能组件依次串联以通过第四单向导通组件对第一电池进行充电；通过第一光能采集组件、所述第一储能组件以及第二储能组件依次串联实现了三倍的倍压自举，降低了微弱能量采集的阈值，并提高了能量采集效率；且加载在微处理器上的第一倍压电压为第一光能采集组件和所述第一储能组件串联而形成的二倍的倍压自举电压，提高了电压自举芯片的电源电压，降低了电压自举芯片的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的电压自举芯片的一种模块结构图；

图2为本申请实施例提供的电压自举芯片的一种电路结构示意图；

图3为本申请实施例提供的弱光采集设备的一种模块结构图；

图4为本申请实施例提供的弱光采集设备的一种示例电路结构图；

图5为本申请实施例提供的弱光采集电路的一种模块结构图；

图6为本申请实施例提供的弱光采集电路的一种示例电路结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

图1示出了本申请实施例提供的弱光采集设备的电压自举芯片01的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分，详述如下：

一种电压自举芯片01，其与第一光能采集组件02、第一储能组件03、第二储能组件04、第三储能组件05、以及第一电池06连接；电压自举芯片01包括第一开关组件011、第二开关组件012、第一单向导通组件013、第二单向导通组件014、第三单向导通组件015、第四单向导通组件016、第一场效应管M1以及第二场效应管M2。

其中，第一开关组件011的控制端为电压自举芯片01的第一控制端，第二开关组件012的控制端为电压自举芯片01的第二控制端，第一场效应管M1的栅极和第二场效应管M2的栅极共同构成电压自举芯片01的第三控制端，第一单向导通组件013的正极、第三单向导通组件015的正极以及第一开关组件011的第一输入输出端共同构成电压自举芯片01的输入电源端VCC，第一开关组件011的第二输入输出端和第二开关组件012的第一输入输出端共同构成电压自举芯片01的第一电容端PC1，第一单向导通组件013的负极和第二单向导通组件014的正极共同构成电压自举芯片01的第二电容端PC2，第二单向导通组件014的负极和第一场效应管M1的漏极共同构成电压自举芯片01的工作电源端VDD，第一场效应管M1的源极和第二场效应管M2的源极共同构成电压自举芯片01的第一电压输出端P1.0，第三单向导通组件015的负极与第四单向导通组件016的正极共同构成所述电压自举芯片的第三电容端PC3，所述第四单向导通组件016的负极为电压自举芯片01的输出端OUT，第二开关组件012的第二输入输出端和第二场效应管M2的漏极共同构成电压自举芯片01的接地端GND。

其中，第一光能采集组件02的正极与电压自举芯片01的输入电源端VCC连接，第一储能组件03的第一端与电压自举芯片01的第一电容端PC1连接，第一储能组件03的第二端与电压自举芯片01的第二电容端PC2连接，第二储能组件04的第一端与电压自举芯片的第三电容端PC3连接，第一电池06的正极与电压自举芯片01的输出端OUT连接，第二储能组件04的第二端与电压自举芯片01的第一电压输出端P1.0连接，第三储能组件05的第一端与电压自举芯片01的工作电源端VDD连接，第一光能采集组件02的负极、电压自举芯片01的接地端GND以及第一电池06的负极共接于电源地。

第一光能采集组件02配置为根据接收的光能生成第一电压；第一单向导通组件013以及第三单向导通组件015均配置为单向导通第一电压；第一储能组件03和第二储能组件04均配置为根据第一电压进行充电；第二开关组件配置为根据第二控制信号关断电源地和第一储能组件03的连接；第一开关组件011配置为根据第一控制信号连通第一光能采集组件02的正极和第一储能组件03的第一端以使第一储能组件03的第二端生成第一倍压电压；第二单向导通组件014配置为单向导通第一电压或第一倍压电压，第三储能组件05配置为根据第一倍压电压进行充电并生成第二电压以对电压自举芯片01进行供电，第一场效应管M1根据第三控制信号连通电压自举芯片01的工作电源端VDD和电压自举芯片01的第一电压输出端P1.0以使第一光能采集组件02、第一储能组件03以及第二储能组件04依次串联以通过第四单向导通组件016对第一电池06进行充电。

当三个储能组件叠加串联时，相互会有正负尖峰影响，通过使用第三储能组件给电压自举芯片01供电，避免了电压自举芯片01在自举瞬间出现电源电压突然下降。

第一储能组件自举瞬间的低电平尖峰脉冲由于有第一单向导通组件隔离，避免了电压自举芯片复位。

具体的，如图2所示，第一开关组件011为第三场效应管M3，第二开关组件012为第四场效应管M4。第一单向导通组件013为第一二极管D1，第二单向导通组件014为第二二极管D2，第三单向导通组件015为第三二极管D3，第四单向导通组件016为第四二极管D4。

具体的，第三场效应管M3为增强型场效应管，第四场效应管M4为耗尽性场效应管，第二场效应管M2为增强型场效应管。当电压自举芯片01未工作时，第一开关组件011和第二场效应管M2为导通状态，第二开关组件012为关断状态。

由于控制信号由电压自举芯片01中的微处理器内核输出，第二电压是电压自举芯片01的微处理器内核的工作电压，电压自举芯片01工作后能采用第一光能采集组件02输出的第一电压的两倍的电压作为工作电压，市面上绝大部分微处理器内核都在这个电压区间，即1.8V至3.6V。如果用第一电压作为微处理器内核的工作电压，自举工作时微处理器内核的工作电压会被压缩到只有第一电池的电压的1/3，约0.9V，增加了微处理器内核选型的难度。

本申请实施例还提供如图1所示的电压自举芯片01的控制方法，包括：

步骤A1：电压自举芯片01的输入电源端VCC输入第一光能采集组件输出的第一电压，第一单向导通组件013和第二单向导通组件014均单向导通第一电压，第三储能组件05根据第一电压进行充电并生成第二电压，电压自举芯片01根据第二电压工作。

步骤A1：电压自举芯片01工作后，通过电压自举芯片01的第一控制端A控制第一开关组件011关断第一储能组件03和第一光能采集组件02的连接，通过电压自举芯片01的第二控制端B控制第二开关组件012导通以使第一储能组件03的第一端连接电源地；第一储能组件03根据第一单向导通组件013导通的第一电压进行充电并生成第一充电电压；控制电压自举芯片01的第三控制端C为低电平以使第二储能组件04根据第二单向导通组件014单向导通的第一电压进行充电并生成第二充电电压。

步骤A3：通过电压自举芯片01的第二控制端B输入第二控制信号以控制第二开关组件012关断，以使第一储能组件03的第一端与电源地断开；控制电压自举芯片01的第一控制端A输入第一控制信号，以使第一储能组件03的第一端的电位等于第一光能采集组件02的正极的电位，第一储能组件03第二端的第一倍压电压为第一电压和第一充电电压的和；控制电压自举芯片01的第三控制端输入第三控制信号，以使第二储能组件04的第二端的电位等于电压自举芯片01的工作电源端VDD的电位，第二储能组件04的第二端的电位等于第一储能组件03的第一端的电位，以使第二储能组件04的第一端的第二倍压电压等于第一电压、第一充电电压以及第二充电电压的和，第三控制信号为高电平；第二储能组件04的第一端输出第二倍压电压以通过第四单向导通组件016对第一电池06进行充电。

基于上述的电压自举芯片01，本申请实施例还提供一种弱光采集设备，如图3所示，与第一电池06连接，包括第一光能采集组件02、第一储能组件03、第二储能组件04、第三储能组件05以及如上述的电压自举芯片01。

图4示出了本申请实施例提供的弱光采集设备的一种示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分，详述如下：

第一光能采集组件02包括第一光能板Z1。

第一储能组件03为第一电容C1，第二储能组件04为第二电容C2，第三储能组件05为第三电容C3。

图5示出了本申请实施例提供的弱光采集电路的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分，详述如下：

一种弱光采集电路，与第一电池10连接，包括微处理器U1、第一开关组件11、第二开关组件12、第一光能采集组件13、第一储能组件14、第二储能组件15、第三储能组件16、第一单向导通组件17、第二单向导通组件18、第三单向导通组件19以及第四单向导通组件20。

第一光能采集组件13配置为根据接收的光能生成第一电压。

第一单向导通组件17，与第一光能采集组件13连接，配置为单向导通第一电压。

第三单向导通组件19，与第一光能采集组件13连接，配置为单向导通第一电压。

第二单向导通组件18，与第一单向导通组件17连接，配置为单向导通第一电压或第一倍压电压。

第一储能组件14与第一单向导通组件17连接，配置为根据第一电压进行充电。

第二储能组件15，与第三单向导通组件19连接，配置为根据第一电压进行充电。

第三储能组件16，与第二单向导通组件18连接，配置为根据第一电压或第一倍压电压进行充电并生成第二电压。

第一开关组件11，与第一光能采集组件13、第一单向导通组件17、第三单向导通组件19以及第一储能组件14连接，配置为根据第一控制信号连通第一光能采集组件13和第一储能组件14。

第二开关组件12，与第一储能组件14和第二开关组件12连接，配置为根据第二控制信号关断电源地和第一储能组件14的连接。

微处理器U1，具有与第一开关组件11连接的第二电压输出端P2.0、与第二开关组件12连接的第三电压输出端3.0、与第二单向导通组件18的正极和第三储能组件16的第一端连接的输入电源端VCC、与第二开关组件12的第二端、第三储能组件16的第二端、第一光能采集组件13的负极共接于电源地的接地端GND以及与第二储能组件的第二端连接的第一电压输出端P1.0，配置为根据第二电压工作，生成第一控制信号和第二控制信号以使第一光能采集组件13的正极连接第一储能组件14的第一端，并生成第三控制信号以使第二储能组件15的第二端通过第二单向导通组件18与第一储能组件14的第二端连接，以使第一光能采集组件13、第一储能组件14以及第二储能组件15依次串联以通过第四单向导通组件20对第一电池10进行充电。

具体的，第三场效应管M3为增强型场效应管，第四场效应管M4为耗尽性场效应管。当电压自举芯片01未工作时，第一开关组件011为导通状态，第二开关组件012为关断状态。

第二电压是微处理器U1的工作电压，微处理器U1工作后能采用第一光能采集组件02输出的第一电压的两倍的电压作为工作电压，市面上绝大部分微处理器都在这个电压区间，即1.8V至3.6V。如果用第一电压作为微处理器的工作电压，自举工作时微处理器的工作电压会被压缩到只有第一电池的电压的1/3，约0.9V，增加了微处理器选型的难度。

图6示出了本申请实施例提供的弱光采集电路的一种示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分，详述如下：

第一光能采集组件13为第一光能板Z1。第一储能组件14为第一电容C1，第二储能组件15为第二电容C2，第三储能组件16为第三电容C3，第一单向导通组件17为第一二极管D1，第二单向导通组件18为第二二极管D2，第三单向导通组件19为第三二极管D3，第四单向导通组件为第四二极管D4。

第一开关组件11包括第三场效应管M3、第二开关组件12包括第四场效应管M4。

本申请实施例还提供如图5所示的弱光采集电路的控制方法，包括：

步骤B1：微处理器U1的输入电源端VCC输入第一光能采集组件13输出的第一电压，第三储能组件16根据第一电压进行充电并生成第二电压，微处理器U1根据第二电压工作。

步骤B2：微处理器U1工作后，通过微处理器U1的第二电压输出端P2.0控制第一开关组件11关断第一储能组件14和第一光能采集组件13的连接，通过微处理器U1的第三电压输出端P3.0控制第二开关组件12导通以使第一储能组件14的第一端连接电源地；第一储能组件14根据第一单向导通组件17导通的第一电压进行充电并生成第一充电电压；控制微处理器U1的第一电压输出端P1.0为低电平以使第二储能组件15根据第三单向导通组件19单向导通的第一电压进行充电并生成第二充电电压。

步骤B3：通过微处理器U1的第三电压输出端P3.0输出第二控制信号以控制第二开关组件12关断，以使第一储能组件的第一端与电源地断开；控制微处理器U1的第二电压输出端P2.0输出第一控制信号，以使第一储能组件14的第一端的电位等于第一光能采集组件13的正极的电位，第一储能组件14第二端的第一倍压电压为第一电压和第一充电电压的和；控制微处理器U1的第一电压输出端P1.0输入第三控制信号，以使第二储能组件15的第二端的电位等于微处理器U1的输入电源端的电位，第二储能组件15的第二端的电位等于第一储能组件14的第二端的电位，以使第二储能组件15的第一端的第二倍压电压等于第一电压、第一充电电压以及第二充电电压的和；第二储能组件15的第一端的第二倍压电压通过第四单向导通组件20对第一电池10进行充电。

综上所述，本申请实施例通过由于与第一光能采集组件、第一储能组件、第二储能组件、第三储能组件、以及第一电池连接；所述电压自举芯片包括第一开关组件、第二开关组件、第一单向导通组件、第二单向导通组件、第三单向导通组件、第一场效应管以及第二场效应管；第一光能采集组件根据接收的光能生成第一电压；第一单向导通组件和第三单向导通组件均单向导通第一电压；第一储能组件和第二储能组件均根据所述第一电压进行充电；第二开关组件根据第二控制信号关断电源地和第一储能组件的连接；第一开关组件根据第一控制信号连通所述第一光能采集组件的正极和第一储能组件的第一端以使第一储能组件的第二端生成第一倍压电压；第二单向导通组件单向导通所述第一电压或第一倍压电压，第三储能组件根据第一倍压电压进行充电并生成第二电压以对电压自举芯片进行供电，第一场效应管根据第三控制信号连通电压自举芯片的工作电源端和电压自举芯片的第一电压输出端以使第一光能采集组件、第一储能组件以及第二储能组件依次串联以通过第四单向导通组件对第一电池进行充电；通过第一光能采集组件、所述第一储能组件以及第二储能组件依次串联实现了三倍的倍压自举，降低了微弱能量采集的阈值，并提高了能量采集效率；且加载在微处理器上的第一倍压电压为第一光能采集组件和所述第一储能组件串联而形成的二倍的倍压自举电压，提高了电压自举芯片的电源电压，降低了电压自举芯片的成本。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电压自举芯片，其特征在于，其与第一光能采集组件、第一储能组件、第二储能组件、第三储能组件、以及第一电池连接；所述电压自举芯片包括第一开关组件、第二开关组件、第一单向导通组件、第二单向导通组件、第三单向导通组件、第四单向导通组件、第一场效应管以及第二场效应管；

所述第一开关组件的控制端为所述电压自举芯片的第一控制端，所述第二开关组件的控制端为所述电压自举芯片的第二控制端，所述第一场效应管的栅极和所述第二场效应管的栅极共同构成所述电压自举芯片的第三控制端，所述第一单向导通组件的正极、所述第三单向导通组件的正极以及所述第一开关组件的第一输入输出端共同构成所述电压自举芯片的输入电源端，所述第一开关组件的第二输入输出端和所述第二开关组件的第一输入输出端共同构成所述电压自举芯片的第一电容端，所述第一单向导通组件的负极和所述第二单向导通组件的正极共同构成所述电压自举芯片的第二电容端，所述第二单向导通组件的负极和所述第一场效应管的漏极共同构成所述电压自举芯片的工作电源端，所述第一场效应管的源极和所述第二场效应管的源极共同构成所述电压自举芯片的第一电压输出端，所述第三单向导通组件的负极与所述第四单向导通组件的正极共同构成所述电压自举芯片的第三电容端，所述第四单向导通组件的负极为所述电压自举芯片的输出端，所述第二开关组件的第二输入输出端和所述第二场效应管的漏极共同构成所述电压自举芯片的接地端；

所述第一光能采集组件的正极与所述电压自举芯片的输入电源端连接，所述第一储能组件的第一端与所述电压自举芯片的第一电容端连接，所述第一储能组件的第二端与所述电压自举芯片的第二电容端连接，所述第二储能组件的第一端与所述电压自举芯片的第三电容端连接，所述第一电池的正极与所述电压自举芯片的输出端连接，所述第二储能组件的第二端与所述电压自举芯片的第一电压输出端连接，所述第三储能组件的第一端与所述电压自举芯片的工作电源端连接，所述第一光能采集组件的负极、所述电压自举芯片的接地端以及所述第一电池的负极共接于电源地；

所述第一光能采集组件配置为根据接收的光能生成第一电压；所述第一单向导通组件以及所述第三单向导通组件均配置为单向导通所述第一电压；所述第一储能组件和所述第二储能组件均配置为根据所述第一电压进行充电；所述第二开关组件配置为根据第二控制信号关断电源地和所述第一储能组件的连接；所述第一开关组件配置为根据第一控制信号连通所述第一光能采集组件的正极和所述第一储能组件的第一端以使所述第一储能组件的第二端生成第一倍压电压；所述第二单向导通组件配置为单向导通所述第一电压或所述第一倍压电压，所述第三储能组件配置为根据所述第一倍压电压进行充电并生成第二电压以对所述电压自举芯片进行供电，所述第一场效应管根据第三控制信号连通所述电压自举芯片的工作电源端和所述电压自举芯片的第一电压输出端以使所述第一光能采集组件、所述第一储能组件以及第二储能组件依次串联以通过所述第四单向导通组件对所述第一电池进行充电。

2.如权利要求1所述的电压自举芯片，其特征在于，所述第一开关组件为第三场效应管，所述第二开关组件为第四场效应管。

3.如权利要求1所述的电压自举芯片，其特征在于，所述第一单向导通组件为第一二极管，所述第二单向导通组件为第二二极管，所述第三单向导通组件为第三二极管，所述第四单向导通组件为第四二极管。

4.一种权利要求1所述的电压自举芯片的控制方法，其特征在于，包括：

步骤A1：所述电压自举芯片的输入电源端输入所述第一光能采集组件输出的第一电压，所述第一单向导通组件和所述第二单向导通组件均单向导通所述第一电压，所述第三储能组件根据所述第一电压进行充电并生成所述第二电压，所述电压自举芯片根据所述第二电压工作；

步骤A1：所述电压自举芯片工作后，通过所述电压自举芯片的第一控制端控制所述第一开关组件关断所述第一储能组件和所述第一光能采集组件的连接，通过所述电压自举芯片的第二控制端控制所述第二开关组件导通以使所述第一储能组件的第一端连接电源地；所述第一储能组件根据所述第一单向导通组件导通的第一电压进行充电并生成第一充电电压；控制所述电压自举芯片的第三控制端为低电平以使所述第二储能组件根据所述第二单向导通组件单向导通的第一电压进行充电并生成第二充电电压；

步骤A3：通过所述电压自举芯片的第二控制端输入第二控制信号以控制所述第二开关组件关断，以使所述第一储能组件的第一端与电源地断开；控制所述电压自举芯片的第一控制端输入第一控制信号，以使所述第一储能组件的第一端的电位等于所述第一光能采集组件的正极的电位，第一储能组件第二端的第一倍压电压为所述第一电压和所述第一充电电压的和；控制所述电压自举芯片的第三控制端输入第三控制信号，以使所述第二储能组件的第二端的电位等于所述电压自举芯片的工作电源端的电位，所述第二储能组件的第二端的电位等于第一储能组件的第一端的电位，以使所述第二储能组件的第一端的第二倍压电压等于所述第一电压、所述第一充电电压以及所述第二充电电压的和，所述第三控制信号为高电平；所述第二储能组件的第一端输出所述第二倍压电压以通过所述第四单向导通组件对所述第一电池进行充电。

5.一种弱光采集设备，与第一电池连接，其特征在于，包括第一光能采集组件、第一储能组件、第二储能组件、第三储能组件以及如权利要求1至4任意一项所述的电压自举芯片。

6.一种弱光采集电路，与第一电池连接，其特征在于，包括微处理器、第一开关组件、第二开关组件、第一光能采集组件、第一储能组件、第二储能组件、第三储能组件、第一单向导通组件、第二单向导通组件、第三单向导通组件以及第四单向导通组件；

所述第一光能采集组件配置为根据接收的光能生成第一电压；

所述第一单向导通组件，与所述第一光能采集组件连接，配置为单向导通所述第一电压；

所述第三单向导通组件，与所述第一光能采集组件连接，配置为单向导通所述第一电压；

所述第二单向导通组件，与所述第一单向导通组件连接，配置为单向导通所述第一电压或第一倍压电压；

所述第一储能组件与所述第一单向导通组件连接，配置为根据所述第一电压进行充电；

所述第二储能组件，与所述第三单向导通组件连接，配置为根据所述第一电压进行充电；

所述第三储能组件，与所述第二单向导通组件连接，配置为根据所述第一电压或所述第一倍压电压进行充电并生成第二电压；

所述第一开关组件，与所述第一光能采集组件、所述第一单向导通组件、第三单向导通组件以及所述第一储能组件连接，配置为根据第一控制信号连通所述第一光能采集组件和所述第一储能组件；

所述第二开关组件，与所述第一储能组件和所述第第二开关组件连接，配置为根据第二控制信号关断电源地和所述第一储能组件的连接；

所述微处理器，具有与所述第一开关组件连接的第二电压输出端、与所述第二开关组件连接的第三电压输出端、

与所述第二单向导通组件的正极和所述第三储能组件的第一端连接的输入电源端、与所述第二开关组件的第二端、所述第三储能组件的第二端、所述第一光能采集组件的负极共接于电源地的接地端以及与所述第二储能组件的第二端连接的第一电压输出端，配置为根据所述第二电压工作，生成所述第一控制信号和所述第二控制信号以使所述第一光能采集组件的正极连接所述第一储能组件的第一端，并生成第三控制信号以使所述第二储能组件的第二端通过所述第二单向导通组件与所述第一储能组件的第二端连接以使所述第一光能采集组件、所述第一储能组件以及第二储能组件依次串联以通过所述第四单向导通组件对所述第一电池进行充电。

7.如权利要求6所述的弱光采集电路，其特征在于，所述第一光能采集组件为第一光能板，所述第一储能组件为第一电容，所述第二储能组件为第二电容，所述第三储能组件为第三电容，所述第一单向导通组件为第一二极管，所述第二单向导通组件为第二二极管，所述第三单向导通组件为第三二极管，所述第四单向导通组件为第四二极管。

8.如权利要求6所述的弱光采集电路，其特征在于，所述第一开关组件包括第三场效应管、所述第二开关组件包括第四场效应管。

9.一种权利要求6所述的弱光采集电路的控制方法，其特征在于，包括：

步骤B1：所述微处理器的输入电源端输入所述第一光能采集组件输出的第一电压，所述第三储能组件根据所述第一电压进行充电并生成第二电压，所述微处理器根据所述第二电压工作；

步骤B2：所述微处理器工作后，通过所述微处理器的第二电压输出端控制所述第一开关组件关断所述第一储能组件和所述第一光能采集组件的连接，通过所述微处理器的第三电压输出端控制所述第二开关组件导通以使所述第一储能组件的第一端连接电源地；所述第一储能组件根据所述第一单向导通组件导通的第一电压进行充电并生成第一充电电压；控制所述微处理器的第一电压输出端为低电平以使所述第二储能组件根据所述第三单向导通组件单向导通的第一电压进行充电并生成第二充电电压；

步骤B3：通过所述微处理器的第三电压输出端输出第二控制信号以控制所述第二开关组件关断，以使所述第一储能组件的第一端与电源地断开；控制所述微处理器的第二电压输出端输出第一控制信号，以使所述第一储能组件的第一端的电位等于所述第一光能采集组件的正极的电位，第一储能组件第二端的第一倍压电压为所述第一电压和所述第一充电电压的和；控制所述微处理器的第一电压输出端输入第三控制信号，以使所述第二储能组件的第二端的电位等于所述微处理器的输入电源端的电位，所述第二储能组件的第二端的电位等于第一储能组件的第二端的电位，以使所述第二储能组件的第一端的第二倍压电压等于所述第一电压、所述第一充电电压以及所述第二充电电压的和；所述第二储能组件的第一端的所述第二倍压电压通过所述第四单向导通组件对所述第一电池进行充电。

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