CN204441965U - 微能量管理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种微能量管理系统，包括：能量源输入端；用于存储微能量的储能装置，储能装置与能量源输入端相连；开关电路，开关电路的一端分别与能量源输入端和储能装置相连，开关电路的另一端与负载电路相连；电压采集电路，电压采集电路分别与储能装置和开关电路的控制端相连，电压采集电路采集储能装置的电压，并在储能装置的电压大于等于预设电压时，控制开关电路闭合以使储能装置给负载电路供电。该微能量管理系统能够对环境能量进行高效存储和管理，以便给低功耗负载提供电能。
Description
技术领域
本实用新型涉及微能量管理技术领域，特别涉及一种微能量管理系统。
背景技术
随着微功耗传感器的迅速发展，越来越多的微功耗传感器需要环境能量提供电能。原因在于，微功耗传感器的功耗比较低，无需电池供电。另外，在某些特殊环境下也不便于更换电池，例如置于人体内的传感器，而且，由于电池本身具有污染，因此需电池提供电能的传感器本身也不能置于人体内。
因此，需要一种系统能够收集环境能量以便对低功耗负载如微功耗传感器提供电能。
实用新型内容
本实用新型的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。
为此，本实用新型的目的在于提出一种微能量管理系统，能够对环境能量进行高效存储和管理，以便给低功耗负载提供电能。
为达到上述目的，本实用新型提出的一种微能量管理系统，包括：能量源输入端；用于存储微能量的储能装置，所述储能装置与所述能量源输入端相连；开关电路，所述开关电路的一端分别与所述能量源输入端和所述储能装置相连，所述开关电路的另一端与负载电路相连；电压采集电路，所述电压采集电路分别与所述储能装置和所述开关电路的控制端相连，所述电压采集电路采集所述储能装置的电压，并在所述储能装置的电压大于等于预设电压时，控制所述开关电路闭合以使所述储能装置给所述负载电路供电。
根据本实用新型的微能量管理系统，通过电压采集电路采集储能装置的电压，并在储能装置的电压大于等于预设电压时，控制开关电路闭合以使储能装置给负载电路供电，从而实现对环境能量的高效存储和管理，以便给低功耗负载提供电能。
其中，所述储能装置包括第一电容，所述第一电容的一端与所述能量源输入端相连，所述第一电容的另一端接地。
具体地，所述电压采集电路具体包括：第一二极管，所述第一二极管阳极与所述能量源输入端相连；第二电容，所述第二电容的一端与所述第一二极管的阴极相连，所述第二电容的另一端接地；串联的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端分别与所述第二电容的一端和所述第一二极管的阴极相连，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端接地，其中，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端之间具有第一节点；第一电压比较器，所述第一电压比较器的正输入端与所述第一节点相连，所述第一电压比较器的输出端与所述开关电路的控制端相连；第一稳压管，所述第一稳压管的阴极与所述第一电压比较器的负输入端相连，所述第一稳压管的阳极接地；第三电阻，所述第三电阻连接在所述第一电压比较器的正输入端和所述第一电压比较器的输出端之间。
优选地，所述开关电路可以为三极管开关电路或MOS管开关电路。
优选地，所述第一电容可以为电解电容。
其中，所述第一稳压管的导通电流在毫安级别以下。
优选地，所述第一二极管可以为锗管。
其中，所述第一电阻和所述第二电阻的阻值均为兆欧级以上。
本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本实用新型实施例的微能量管理系统的方框示意图；以及
图2为根据本实用新型一个实施例的微能量管理系统的电路图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面参照附图来描述根据本实用新型实施例提出的微能量管理系统。
图1为根据本实用新型实施例的微能量管理系统的方框示意图。如图1所示，该微能量管理系统包括能量源输入端10、储能装置20、开关电路30和电压采集电路40。
其中，储能装置20用于存储微能量，储能装置20与能量源输入端10相连，开关电路30的一端分别与能量源输入端10和储能装置20相连，开关电路30的另一端与负载电路50相连，电压采集电路40分别与储能装置20和开关电路30的控制端相连，电压采集电路40采集储能装置20的电压，并在储能装置20的电压大于等于预设电压时，控制开关电路30闭合以使储能装置20给负载电路50供电。
其中，预设电压可以根据实际情况进行标定。
根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，储能装置20包括第一电容C1，第一电容C1的一端与能量源输入端10相连，第一电容C1的另一端接地GND。
优选地，第一电容C1可以为电解电容。
优选地，开关电路30可以为三极管开关电路或MOS管开关电路。
根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，电压采集电路40具体包括第一二极管D1、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电压比较器P1、第一稳压管Z1和第三电阻R3，其中，第一二极管D1阳极与能量源输入端10相连，第二电容C2的一端与第一二极管D1的阴极相连，第二电容C2的另一端接地GND，第一电阻R1和第二电阻R2串联，第一电阻R1的一端分别与第二电容C2的一端和第一二极管D1的阴极相连，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端相连，第二电阻R2的另一端接地GND，其中，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端之间具有第一节点J1，第一电压比较器P1的正输入端与第一节点J1相连，第一电压比较器P1的输出端与开关电路30的控制端相连，第一稳压管Z1的阴极与第一电压比较器P1的负输入端相连，第一稳压管Z1的阳极接地GND，第三电阻R3连接在第一电压比较器P1的正输入端和第一电压比较器P1的输出端之间。
优选地，第一二极管D1可以为锗管。
根据本实用新型的一个实施例，第一稳压管Z1的导通电流在毫安级别以下。
根据本实用新型的一个实施例，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值均为兆欧级以上。
具体地，如图2所示，环境能量经过能量源输入端10为整个微能量管理系统和负载电路50提供电能。
具体而言，环境能量通过能量源输入端10给储能装置20中的第一电容C1进行充电，同时经过第一二极管D1给第二电容C2进行充电，由于第一二极管D1具有单向导电性，因此，第一二极管D1对第一电压比较器P1的正输入端的电压和第一电容C1的电压具有隔离作用。其中，第一电容C1一般选用低漏电流电容，如电解电容等。第二电容C2一般也选用低漏电流电容，如电解电容、聚苯乙烯电容等。第一二极管D1一般选用具有较低导通压降的锗管，并且其导通电流在毫安级别以下。
第一电阻R1和第二电阻R2对第二电容C2的电压进行分压，第一电压比较器P1将第一节点J1处的电压与第一稳压管Z1的电压进行比较，当第一电容C1的电压大于等于预设电压，即第一节点J1处的电压大于第一稳压管Z1的电压时，第一电压比较器P1输出高电平以控制开关电路30导通，第一电容C1为负载电路50提供电能；当第一电容C1的电压小于预设电压，即第一节点J1处的电压小于第一稳压管Z1的电压时，第一电压比较器P1输出低电平以控制开关电路30断开，第一电容C1停止给负载电路50提供电能。其中，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值比较大，一般在兆欧级别以上。第一稳压管Z1一般选用低导通电流稳压管，其导通电流在毫安级别下。第一电压比较器P1一般选用低漏电流比较器，其漏电流在毫安级别下，例如LTC3588等。并且，如图2所示，可以通过调节第三电阻R3以控制第一电压比较器P1的开通时间。
综上所述，根据本实用新型的微能量管理系统，通过电压采集电路采集储能装置的电压，并在储能装置的电压大于等于预设电压时，控制开关电路闭合以使储能装置给负载电路供电，从而实现对环境能量的高效存储和管理，以便给低功耗负载提供电能。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。
Claims (8)
1.一种微能量管理系统，其特征在于，包括：
能量源输入端；
用于存储微能量的储能装置，所述储能装置与所述能量源输入端相连；
开关电路，所述开关电路的一端分别与所述能量源输入端和所述储能装置相连，所述开关电路的另一端与负载电路相连；
电压采集电路，所述电压采集电路分别与所述储能装置和所述开关电路的控制端相连，所述电压采集电路采集所述储能装置的电压，并在所述储能装置的电压大于等于预设电压时，控制所述开关电路闭合以使所述储能装置给所述负载电路供电。
2.根据权利要求1所述的微能量管理系统，其特征在于，所述储能装置包括第一电容，所述第一电容的一端与所述能量源输入端相连，所述第一电容的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的微能量管理系统，其特征在于，所述电压采集电路具体包括：
第一二极管，所述第一二极管阳极与所述能量源输入端相连；
第二电容，所述第二电容的一端与所述第一二极管的阴极相连，所述第二电容的另一端接地；
串联的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端分别与所述第二电容的一端和所述第一二极管的阴极相连，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端接地，其中，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端之间具有第一节点；
第一电压比较器，所述第一电压比较器的正输入端与所述第一节点相连，所述第一电压比较器的输出端与所述开关电路的控制端相连；
第一稳压管，所述第一稳压管的阴极与所述第一电压比较器的负输入端相连，所述第一稳压管的阳极接地；
第三电阻，所述第三电阻连接在所述第一电压比较器的正输入端和所述第一电压比较器的输出端之间。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的微能量管理系统，其特征在于，所述开关电路为三极管开关电路或MOS管开关电路。
5.根据权利要求2所述的微能量管理系统，其特征在于，所述第一电容为电解电容。
6.根据权利要求3所述的微能量管理系统，其特征在于，所述第一稳压管的导通电流在毫安级别以下。
7.根据权利要求3所述的微能量管理系统，其特征在于，所述第一二极管为锗管。
8.根据权利要求3所述的微能量管理系统，其特征在于，所述第一电阻和所述第二电阻的阻值均为兆欧级以上。
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