CN210867680U - 一种微能量采集装置 - Google Patents

Abstract

本申请属于能量采集转换领域，公开了一种微能量采集装置，通过射频电路根据微能量电压生成第一电压并从接地端输出第一电压；微处理器根据第一电压生成供电电压并根据供电电压工作；其中，微处理器包括内部具有上拉开关管的第一输入输出端口，上拉开关管的栅极和源极之间的电容根据第一电压进行充电以生成充电电压，上拉开关管根据充电电压导通以使上拉开关管的漏极得电并生成供电电压，微处理器根据供电电压工作；微处理器的第一输入输出端口与射频电路的接地端连接；由于微处理器和射频电路串联连接，微能量电压的电能量消耗较慢，提高了数据传输能力和时间，并降低了数据传输误码率。

Description

一种微能量采集装置

技术领域

本申请属于能量采集转换领域，尤其涉及一种微能量采集装置。

背景技术

传统的微能量采集装置微能量电压分别输入至为微处理器的电源端和射频电路的电源端，微处理器根据微能量电压生成数据信号，并从第二输入输出端口输出数据信号；射频电路根据微能量电压和数据信号生成无线通信信号并从无线链路发送所述无线通信信号。由于射频电路上电后需要经历晶振上电工作、配置参数、锁相环上电工作和功率放大器上电工作后才能进行信号转换和无线通信信号发送，对于微能量电压而言，微处理器和射频电路并联，从而电能消耗较快，实际工作中，射频发码状态下微能量电压的电能量维持时间仅为170 μs，微能量电压无法支持射频电路有足够的时间通过无线通信信号发送完整的数据包，从而导致数据传输能力差和数据传输误码率高的缺陷。

实用新型内容

本申请提供了一种微能量采集装置，旨在解决传统的微能量采集装置存在的微处理器和射频电路并联，从而电能消耗较快，微能量电压无法支持射频电路有足够的时间通过无线通信信号发送完整的数据包，从而导致数据传输能力差和数据传输误码率高的问题。

本申请是这样实现的，一种微能量采集装置，所述微能量采集装置包括：

配置为根据微能量电压生成第一电压并从接地端输出所述第一电压的射频电路；

与所述微处理器连接，配置为根据所述第一电压生成供电电压并根据所述供电电压工作的微处理器；

其中，所述微处理器包括内部具有上拉开关管的第一输入输出端口，所述上拉开关管的栅极和源极之间的电容根据所述第一电压进行充电以生成充电电压，所述上拉开关管根据所述充电电压导通以使所述上拉开关管的漏极得电并生成供电电压，所述微处理器根据所述供电电压工作；

所述微处理器的第一输入输出端口与所述射频电路的接地端连接。

在其中一个实施例中，所述微处理器的第二输入输出端口与所述射频电路连接；

所述微处理器还配置为根据所述供电电压的上电生成数据信号，并从所述第二输入输出端口输出所述数据信号；

所述射频电路还配置为根据所述数据信号生成无线通信信号并从无线链路发送所述无线通信信号。

在其中一个实施例中，所述微能量采集装置还包括：

与所述射频电路和所述微处理器连接，配置为根据控制信号连通所述第一电压至电源地的开关电路；

所述微处理器还配置为根据所述供电电压的上电生成所述控制信号。

所述微处理器的第三输入输出端口输出所述控制信号。

在其中一个实施例中，所述开关电路包括第一三极管和第一电阻；

所述第一三极管的基极与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端为所述开关电路的控制信号输入端，所述第一三极管的集电极为所述开关电路的第一电压输入端，所述第一三极管的发射极与电源地连接。

在其中一个实施例中，所述微处理器的第三输入输出端口与所述射频电路连接；所述微处理器的第三输入输出端口为低内阻的大电流下拉端口；

所述微处理器还配置为根据所述供电电压的上电生成所述控制信号。

所述微处理器的第三输入输出端口输出所述控制信号。

在其中一个实施例中，所述微能量采集装置还包括：

与所述射频电路和所述微处理器连接，配置为单向导通所述第一电压的第一单向导通组件；

所述开关电路具体配置为根据控制信号连通单向导通后的所述第一电压至电源地。

在其中一个实施例中，所述微能量采集装置还包括：

与所述微处理器的电源端连接，用于根据所述供电电压存储电能并提供第二电压的第一储能元件；

所述微处理器还用于根据所述第二电压工作。

在其中一个实施例中，所述微能量采集装置还包括：

与所述射频电路连接，配置为根据原始微能量交流电生成原始微能量电压的整流电路；

与所述射频电路和所述整流电路连接，配置为根据所述原始微能量电压存储电能并输出所述微能量电压的第二储能元件。

在其中一个实施例中，所述整流电路包括第二二极管、第三二极管、第四二极管以及第五二极管；

所述第三二极管的正极和所述第二二极管的负极为所述整流电路的第一原始微能量交流电输入端，所述第五二极管的正极和所述第四二极管的负极为所述整流电路的第二原始微能量交流电输入端，所述第三二极管的负极和所述第五二极管的负极共同构成所述整流电路的原始微能量电压输出端，所述第二二极管的正极和所述第四二极管的正极共接于电源地。

在其中一个实施例中，所述射频电路包括射频芯片、晶振、天线、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容以及第六电容；

所述射频芯片的晶振端与所述晶振的第一端连接，所述射频芯片的接地端为所述射频电路的第一电压输出端，所述射频芯片的数据端为所述射频电路的数据信号输入端，所述射频芯片的电源端、所述第三电容的第一端、所述第六电容的第一端以及所述第一电感的第一端共同构成所述射频电路的微能量电压输入端，所述射频芯片的射频端与所述第一电感的第二端和所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端与所述第二电感的第一端连接，所述第二电感的第二端与所述第四电容的第一端和所述第三电感的第一端连接，所述第三电感的第二端与所述第五电容的第一端、所述第四电感的第一端以及天线连接，所述射频芯片的接地端、所述晶振的第二端、所述第四电感的第二端、所述第三电容的第二端、所述第四电容的第二端、所述第五电容的第二端以及所述第六电容的第二端共接于信号地。

本申请实施例通过包括射频电路和微处理器；射频电路根据微能量电压生成第一电压并从接地端输出第一电压；微处理器根据第一电压生成供电电压并根据供电电压工作；其中，微处理器包括内部具有上拉开关管的第一输入输出端口，上拉开关管的栅极和源极之间的电容根据第一电压进行充电以生成充电电压，上拉开关管根据充电电压导通以使上拉开关管的漏极得电并生成供电电压，微处理器根据供电电压工作；微处理器的第一输入输出端口与射频电路的接地端连接；由于对于微能量电压而言，微处理器和射频电路串联连接，微能量电压的电能量消耗较慢，射频电路信号转换和无线通信信号发送的时长得到大幅的延长，而从提高了数据传输能力和时间，并降低了数据传输误码率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术申请，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微能量采集装置的一种模块结构图；

图2为本申请实施例提供的微能量采集装置微处理器的示例电路结构图；

图3为本申请实施例提供的微能量采集装置的另一种模块结构图；

图4为本申请实施例提供的微能量采集装置的另一种模块结构图；

图5为本申请实施例提供的微能量采集装置的另一种模块结构图；

图6为本申请实施例提供的微能量采集装置的另一种模块结构图；

图7为本申请实施例提供的微能量采集装置的另一种模块结构图；

图8为本申请实施例提供的微能量采集装置的另一种模块结构图；

图9为本申请实施例提供的微能量采集装置的示例电路结构图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

图1示出了本申请实施例提供的微能量采集装置的模块结构，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：

上述微能量采集装置包括射频电路01、和微处理器U10。

射频电路01配置为根据微能量电压VCC生成第一电压并从接地端输出第一电压；微处理器U10与射频电路01连接，配置为根据第一电压生成供电电压并根据供电电压工作。

其中，如图2所示，微处理器U10包括内部具有上拉开关管M1的第一输入输出端口PC0，上拉开关管M1的栅极和源极之间的电容Cgs根据第一电压进行充电以生成充电电压，上拉开关管M1根据充电电压导通以使上拉开关管M1的漏极得电并生成供电电压，微处理器U10根据供电电压工作；微处理器U10的第一输入输出端口PC0与射频电路的接地端连接。

其中，上拉开关管M1根据充电电压导通以使上拉开关管M1的漏极得电并生成供电电压，微处理器U10根据供电电压工作具体为：上拉开关管M1根据充电电压导通，第一电压经上拉开关管M1的源极、栅极流到上拉开关管M1的漏极并生成供电电压，微处理器U10根据供电电压为各个输入输出端提供电源。

射频电路01上电之后先进行晶振上电工作、配置参数、锁相环上电工作和功率放大器上电工作，再进行信号转换和无线通信信号发送，由于对于微能量电压VCC而言，微处理器U10和射频电路01串联连接，微能量电压VCC的电能量消耗较慢，信号转换和无线通信信号发送的时长得到大幅的延长，而从提高了数据传输能力，并降低了数据传输误码率。

如图3所示，微处理器U10的第二输入输出端口与射频电路01连接；微处理器U10还配置为根据供电电压的上电生成数据信号，并从第二输入输出端口输出数据信号；射频电路01还配置为根据数据信号生成无线通信信号并从无线链路发送无线通信信号。

如图4所示，微能量采集装置还包括开关电路03。

开关电路03与射频电路01和微处理器U10连接，配置为根据控制信号连通第一电压至电源地；微处理器U10还配置为根据供电电压的上电生成控制信号；微处理器U10的第三输入输出端口输出控制信号。

通过开关电路03将第一电压连通至电源地，从而使射频电路01的接地端为稳定的低电平，提高了射频电路01工作的稳定性和可靠性。

如图5所示，微能量采集装置还包括第一单向导通组件04。

第一单向导通组件04与射频电路01和微处理器U10连接，配置为单向导通第一电压；开关电路03具体配置为根据控制信号连通单向导通后的第一电压至电源地。

如图6所示，微处理器U10的第三输入输出端口与射频电路01连接；微处理器U10的第三输入输出端口为低内阻的大电流下拉端口；

微处理器U10还配置为根据供电电压的上电生成所述控制信号。

微处理器U10的第三输入输出端口输出所述控制信号。

通过将微处理器U10的第三输入输出端口(低内阻的大电流下拉端口)与射频电路01连接，微处理器U10根据供电电压的上电生成控制信号，将第一电压连通至电源地，从而使射频电路01的接地端为稳定的低电平，提高了射频电路01工作的稳定性和可靠性。

如图7所示，微能量采集装置还包括第一储能元件05。

第一储能元件05与微处理器U10的电源端连接，用于根据供电电压存储电能并提供第二电压；微处理器U10还用于根据第二电压工作。

由于微能量电压VCC呈现为不规则的馒头波形，通过第一储能元件05根据供电电压存储电能并提供第二电压，提高了微处理器U10的上电工作时间，从而提高了数据传输能力，并降低了数据传输误码率。

如图8所示，微能量采集装置还包括整流电路06和第二储能元件08。

整流电路06与射频电路01连接，配置为根据原始微能量交流电VAA生成原始微能量电压VBB。

第二储能元件与射频电路01和整流电路06连接，配置为根据原始微能量电压VBB存储电能并输出微能量电压。

通过整流电路06和根据原始微能量交流电VAA生成微能量电压VCC，提高了微能量电压VCC的稳定性，从而提高了微能量采集装置的稳定性和可靠性。

图9示出了本申请实施例提供的微能量采集装置的示例电路结构，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：

开关电路03包括第一三极管Q1和第一电阻R1。

第一三极管Q1的基极与第一电阻R1的第一端连接，第一电阻R1的第二端为开关电路03的控制信号输入端，第一三极管Q1的集电极为开关电路03的第一电压输入端，第一三极管Q1的发射极与电源地连接。

整流电路06包括第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4以及第五二极管D5。

第三二极管D3的正极和第二二极管D2的负极为整流电路06的第一原始微能量交流电VAA输入端，第五二极管D5的正极和第四二极管D4的负极为整流电路06的第二原始微能量交流电VAA输入端，第三二极管D3的负极和第五二极管D5的负极共同构成整流电路06的微能量电压VCC输出端，第二二极管D2的正极和第四二极管D4的正极共接于电源地。

第二储能元件08包括第一电容C1。

射频电路01包括射频芯片U1、晶振Y1、天线ANT、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第二电容C2、第三电容C3、第四电容 C4、第五电容C5以及第六电容C6；

射频芯片U1的晶振端XTAL与晶振Y1的第一端连接，射频芯片U1的接地端GND为射频电路01的第一电压输出端，射频芯片U1的数据端DATA为射频电路01的数据信号输入端，射频芯片U1的电源端VDD、第三电容C3的第一端、第六电容C6的第一端以及第一电感L1的第一端共同构成射频电路01 的微能量电压VCC输入端，射频芯片U1的射频端RFO与第一电感L1的第二端和第二电容C2的第一端连接，第二电容C2的第二端与第二电感L2的第一端连接，第二电感L2的第二端与第四电容C4的第一端和第三电感L3的第一端连接，第三电感L3的第二端与第五电容C5的第一端、第四电感L4的第一端以及天线ANT连接，射频芯片U1的接地端GND、晶振Y1的第二端、第四电感 L4的第二端、第三电容C3的第二端、第四电容C4的第二端、第五电容C5的第二端以及第六电容C6的第二端共接于信号地。

微处理器U10的第一输入输出端口PC0为微处理器U10的第一电压输入端；微处理器U10的第二输入输出端口PC1为微处理器U10的数据信号输出端，微处理器U10的第三输入输出端口PC2为微处理器U10的控制信号输出端。

第一单向导通组件04包括第一二极管D1。

第一储能元件05包括第七电容C7。

以下结合工作原理对图9和图2所示的电路作进一步说明：

原始微能量交流电VAA经第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管 D4、第五二极管D5整流以生成原始微能量电压VBB，再经第一电容C1根据原始微能量电压VBB存储电能并输出微能量电压VCC；微能量电压VCC输入至射频芯片U1的电源端VDD，射频芯片U1根据微能量电压VCC生成第一电压并从射频芯片U1的接地端GND输出第一电压，微处理器U10根据第一电压生成供电电压并根据供电电压工作；其中，微处理器U10包括内部具有上拉开关管M1的第一输入输出端口，上拉开关管M1的栅极和源极之间的电容Cgs根据第一电压进行充电以生成充电电压，上拉开关管M1根据充电电压导通以使上拉开关管M1的漏极得电并生成供电电压，微处理器U10根据供电电压工作。微处理器U10根据供电电压的上电生成控制信号；微处理器U10的第三输入输出端口输出控制信号。第一三极管Q1根据控制信号连通第一电压至电源地以使射频芯片U1的接地端GND电压稳定为低电平；同时，微处理器U10根据供电电压的上电生成数据信号，并从第二输入输出端口输出数据信号；射频芯片U1的数据端DATA接收数据信号，射频电路01根据数据信号生成无线通信信号并从无线链路发送无线通信信号。

本申请实施例通过包括射频电路和微处理器；射频电路根据微能量电压生成第一电压并从接地端输出第一电压；微处理器根据第一电压生成供电电压并根据供电电压工作；其中，微处理器包括内部具有上拉开关管的第一输入输出端口，上拉开关管的栅极和源极之间的电容根据第一电压进行充电以生成充电电压，上拉开关管根据充电电压导通以使上拉开关管的漏极得电并生成供电电压，微处理器根据供电电压工作；微处理器的第一输入输出端口与射频电路的接地端连接；由于对于微能量电压而言，微处理器和射频电路串联连接，微能量电压的电能量消耗较慢，射频电路信号转换和无线通信信号发送的时长得到大幅的延长，而从提高了数据传输能力和时间，并降低了数据传输误码率。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微能量采集装置，其特征在于，所述微能量采集装置包括：

配置为根据微能量电压生成第一电压并从接地端输出所述第一电压的射频电路；

与所述射频电路连接，配置为根据所述第一电压生成供电电压并根据所述供电电压工作的微处理器；

其中，所述微处理器包括内部具有上拉开关管的第一输入输出端口，所述上拉开关管的栅极和源极之间的电容根据所述第一电压进行充电以生成充电电压，所述上拉开关管根据所述充电电压导通以使所述上拉开关管的漏极得电并生成供电电压，所述微处理器根据所述供电电压工作；

所述微处理器的第一输入输出端口与所述射频电路的接地端连接。

2.如权利要求1所述的微能量采集装置，其特征在于，所述微处理器的第二输入输出端口与所述射频电路连接；

所述微处理器还配置为根据所述供电电压的上电生成数据信号，并从所述第二输入输出端口输出所述数据信号；

所述射频电路还配置为根据所述数据信号生成无线通信信号并从无线链路发送所述无线通信信号。

3.如权利要求1所述的微能量采集装置，其特征在于，所述微能量采集装置还包括：

与所述射频电路和所述微处理器连接，配置为根据控制信号连通所述第一电压至电源地的开关电路；

所述微处理器还配置为根据所述供电电压的上电生成所述控制信号；

所述微处理器的第三输入输出端口输出所述控制信号。

4.如权利要求3所述的微能量采集装置，其特征在于，所述开关电路包括第一三极管和第一电阻；

所述第一三极管的基极与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端为所述开关电路的控制信号输入端，所述第一三极管的集电极为所述开关电路的第一电压输入端，所述第一三极管的发射极与电源地连接。

5.如权利要求3所述的微能量采集装置，其特征在于，所述微能量采集装置还包括：

与所述射频电路连接，配置为单向导通所述第一电压的第一单向导通组件；

所述开关电路具体配置为根据控制信号连通单向导通后的所述第一电压至电源地。

6.如权利要求1所述的微能量采集装置，其特征在于，所述微处理器的第三输入输出端口与所述射频电路连接；所述微处理器的第三输入输出端口为低内阻的大电流下拉端口；

所述微处理器还配置为根据所述供电电压的上电生成控制信号；

所述微处理器的第三输入输出端口输出所述控制信号。

7.如权利要求1所述的微能量采集装置，其特征在于，所述微能量采集装置还包括：

与所述微处理器的电源端连接，用于根据所述供电电压存储电能并提供第二电压的第一储能元件；

所述微处理器还用于根据所述第二电压工作。

8.如权利要求1所述的微能量采集装置，其特征在于，所述微能量采集装置还包括：

与所述射频电路连接，配置为根据原始微能量交流电生成原始微能量电压的整流电路；

与所述射频电路和所述整流电路连接，配置为根据所述原始微能量电压存储电能并输出所述微能量电压的第二储能元件。

9.如权利要求8所述的微能量采集装置，其特征在于，所述整流电路包括第二二极管、第三二极管、第四二极管以及第五二极管；

所述第三二极管的正极和所述第二二极管的负极为所述整流电路的第一原始微能量交流电输入端，所述第五二极管的正极和所述第四二极管的负极为所述整流电路的第二原始微能量交流电输入端，所述第三二极管的负极和所述第五二极管的负极共同构成所述整流电路的原始微能量电压输出端，所述第二二极管的正极和所述第四二极管的正极共接于电源地。

10.如权利要求1所述的微能量采集装置，其特征在于，所述射频电路包括射频芯片、晶振、天线、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容以及第六电容；

所述射频芯片的晶振端与所述晶振的第一端连接，所述射频芯片的接地端为所述射频电路的第一电压输出端，所述射频芯片的数据端为所述射频电路的数据信号输入端，所述射频芯片的电源端、所述第三电容的第一端、所述第六电容的第一端以及所述第一电感的第一端共同构成所述射频电路的微能量电压输入端，所述射频芯片的射频端与所述第一电感的第二端和所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端与所述第二电感的第一端连接，所述第二电感的第二端与所述第四电容的第一端和所述第三电感的第一端连接，所述第三电感的第二端与所述第五电容的第一端、所述第四电感的第一端以及天线连接，所述射频芯片的接地端、所述晶振的第二端、所述第四电感的第二端、所述第三电容的第二端、所述第四电容的第二端、所述第五电容的第二端以及所述第六电容的第二端共接于信号地。

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