CN212231150U

CN212231150U - 一种微能量采集芯片、电路及设备

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Publication number: CN212231150U
Application number: CN202020686109.6U
Authority: CN
Inventors: 武文静
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-04-28
Filing date: 2020-04-28
Publication date: 2020-12-25
Anticipated expiration: 2030-04-28

Abstract

本申请属于弱能量采集领域，公开了一种微能量采集芯片、电路及设备；本申请通过第一储能组件和第二储能组件均根据第一微能量电压进行充电；第二开关组件根据第二控制信号关断电源地和第二储能组件的第二端；第一开关组件根据第一控制信号连通第一储能组件的第一端和第二储能组件的第二端以使第一储能组件和第二储能组件串联以生成第一倍压电压；第一射频组件根据第一倍压电压生成第一地端电压并从接地端输出，并根据第一数据信号生成第一无线通信信号且从无线链路发送第一无线通信信号；第二场效应管根据第三控制信号连通第一地端电压至电源地；降低了微弱能量采集阈值，并提高了能量使用效率。

Description

一种微能量采集芯片、电路及设备

技术领域

本申请属于弱能量采集领域，尤其涉及一种微能量采集芯片、电路、设备及其控制方法。

背景技术

在弱能量采集领域，能量使用效率很低，以按压采集电路为例，通过按压得到微能量交流电，进而根据微能量交流电生成微能量电压，以一个周期来看，从0V到最高点，最高点的微能量电压由储能电容大小决定。在0V升至2V期间，芯片(包括微处理器和射频芯片)是无法工作的。

原来的并联电路或者串联电路，只有一个系统储能电容(约2.2UF左右)，系统储能电容的正极和系统储能电容的负极分别电连接在芯片的供电正端和地。在系统工作电压低于约2V后，微处理器和射频芯片都停止工作，造成系统储能电容里存在残留电荷，微能量交流电不能有效利用，原理上只使用了最高电压到2V之间存储的电荷。

因此，传统的微能量采集设备存在无法利用低于微能量电压的能量从而导致地微弱能量采集的阈值高和能量使用效率低的缺陷。

实用新型内容

本申请提供了一种微能量采集芯片、电路及设备，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使用效率低的问题。

本申请是这样实现的，一种微能量采集芯片，其与第一储能组件以及第二储能组件连接，所述微能量采集芯片包括第一开关组件、第二开关组件、第一射频组件、第一单向导通组件、第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管以及第四场效应管；

所述第一开关组件的控制端为所述微能量采集芯片的第一控制端，所述第二开关组件的控制端为所述微能量采集芯片的第二控制端，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微能量采集芯片的第三控制端，所述第三场效应管的栅极和所述第四场效应管的栅极共同构成所述微能量采集芯片的第四控制端，所述第一场效应管的漏极、所述第三场效应管的漏极、所述第一单向导通组件的负极以及所述第一射频组件的电源端共同构成所述微能量采集芯片的第一电容端，所述第一开关组件的第一输入输出端和所述第一单向导通组件的正极共同构成所述微能量采集芯片的输入电源端，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微能量采集芯片的第二电容端，所述第二开关组件的第二输入输出端、所述第四场效应管的漏极以及所述第二场效应管的漏极共同构成所述微能量采集芯片的电源地端，所述第二场效应管的源极与所述第一场效应管的源极和所述第一射频组件的射频地端连接，所述第三场效应管的源极与所述第四场效应管的源极和所述第一射频组件的数据端连接；

所述第一储能组件的第一端与所述微能量采集芯片的输入电源端连接，所述第二储能组件的第一端与所述微能量采集芯片的第一电容端连接，所所述第二储能组件的第二端与所述微能量采集芯片的第二电容端连接，所述微能量采集芯片的电源地端和所述第一储能组件的第二端共接于电源地；

所述第一单向导通组件配置为单向导通第一微能量电压；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微能量电压进行充电；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二储能组件的第二端的连接；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储能组件的第一端和所述第二储能组件的第二端以使所述第一储能组件和所述第二储能组件串联以生成第一倍压电压；所述第一射频组件配置为根据所述第一倍压电压生成第一地端电压并从接地端输出所述第一地端电压，并根据第一数据信号生成第一无线通信信号且从无线链路发送所述第一无线通信信号；所述第二场效应管根据第三控制信号连通所述第一地端电压至电源地；所述第三场效应管和所述第四场效应管均配置为根据所述微能量采集芯片的第四控制端接入的第一原始数据信号生成所述第一数据信号。

本申请实施例还提供一种如上述的微能量采集芯片的控制方法，包括：

步骤A1：所述第一开关组件关断，且所述第二开关组件连通至电源地，以使所述第一储能组件根据所述第一微能量电压进行充电以生成第一充电电压，所述第二储能组件根据所述第一单向导通组件导通的所述第一微能量电压进行充电并生成第二充电电压；

步骤A2：所述微能量采集芯片的输入电源端输入第一微能量电压，所述微能量采集芯片根据所述第一微能量电压工作；

步骤A3：通过所述微能量采集芯片的第二控制端输入第二控制信号以关断所述第二储能组件的第二端和电源地的连接，通过所述微能量采集芯片的第一控制端输入第一控制信号以控制所述第一开关组件连通所述第一储能组件的第一端和所述第二储能组件的第二端，以使所述第一储能组件的第一端的电位等于所述第二储能组件的第二端的电位，所述第二储能组件第二端的电压为所述第二充电电压和所述第一充电电压的和以生成所述第一倍压电压；所述第一射频组件根据所述第一倍压电压生成第一地端电压并从接地端输出所述第一地端电压；通过所述微能量采集芯片的第三控制端输入第三控制信号以控制所述第二场效应管连通所述第一地端电压至电源地；

步骤A4：所述第三场效应管和所述第四场效应管均配置为根据所述微能量采集芯片的第四控制端接入的第一原始数据信号生成所述第一数据信号；所述第一射频组件根据所述第一数据信号生成第一无线通信信号且从无线链路发送所述第一无线通信信号。

本申请实施例还提供一种微能量采集设备，包括第一储能组件、第二储能组件以及如上述的微能量采集芯片。

本申请实施例还提供另一种微能量采集芯片，其与第一射频组件、第一储能组件以及第二储能组件连接，所述微能量采集芯片包括第一开关组件、第二开关组件、第一单向导通组件、第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管以及第四场效应管；

所述第一开关组件的控制端为所述微能量采集芯片的第一控制端，所述第二开关组件的控制端为所述微能量采集芯片的第二控制端，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微能量采集芯片的第三控制端，所述第三场效应管的栅极和所述第四场效应管的栅极共同构成所述微能量采集芯片的第四控制端，所述第一场效应管的漏极、所述第三场效应管的漏极以及所述第一单向导通组件的负极共同构成所述微能量采集芯片的第一电容端，所述第一开关组件的第一输入输出端和所述第一单向导通组件的正极共同构成所述微能量采集芯片的输入电源端，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微能量采集芯片的第二电容端，所述第二开关组件的第二输入输出端、所述第四场效应管的漏极以及所述第二场效应管的漏极共同构成所述微能量采集芯片的电源地端，所述第二场效应管的源极和所述第一场效应管的源极共同构成所述微能量采集芯片的电压输入端，所述第三场效应管的源极和所述第四场效应管的源极共同构成所述微能量采集芯片的第一数据输入输出端；

所述第一储能组件的第一端与所述微能量采集芯片的输入电源端连接，所述第二储能组件的第一端与所述第一射频组件的电源端和所述微能量采集芯片的第一电容端连接，所述第二储能组件的第二端与所述微能量采集芯片的第二电容端连接，所述第一射频组件的数据端与所述微能量采集芯片的电压输入端连接，所述第一射频组件的接地端与所述微能量采集芯片的第一数据输入输出端连接，所述微能量采集芯片的电源地端和所述第一储能组件的第二端共接于电源地；

本申请实施例还提供一种上述的微能量采集芯片的控制方法，包括：

步骤B1：所述第一开关组件关断且所述第二开关组件连通至电源地，以使所述第一储能组件根据所述第一微能量电压进行充电以生成第一充电电压，所述第二储能组件根据所述第一单向导通组件导通的所述第一微能量电压进行充电并生成第二充电电压；

步骤B2：所述微能量采集芯片的输入电源端输入第一微能量电压，所述微能量采集芯片根据所述第一微能量电压工作；

步骤B3：通过所述微能量采集芯片的第二控制端B输入第二控制信号以关断所述第二储能组件的第二端和电源地的连接，通过所述微能量采集芯片的第一控制端A输入第一控制信号以控制所述第一开关组件连通所述第一储能组件的第一端和所述第二储能组件的第二端，以使所述第一储能组件的第一端的电位等于所述第二储能组件的第二端的电位，所述第二储能组件第二端的电压为所述第二充电电压和所述第一充电电压的和以生成所述第一倍压电压；所述第一射频组件根据所述第一倍压电压生成第一地端电压并从接地端输出所述第一地端电压；通过所述微能量采集芯片的第三控制端输入第三控制信号以控制所述第二场效应管连通所述第一地端电压至电源地；

步骤B4：所述第三场效应管和所述第四场效应管均配置为根据所述微能量采集芯片的第四控制端接入的第一原始数据信号生成所述第一数据信号；所述第一射频组件根据所述第一数据信号生成第一无线通信信号且从无线链路发送所述第一无线通信信号。

本申请实施例还提供一种微能量采集电路，所述微能量采集电路包括微处理器、第一射频组件、第一开关组件、第二开关组件、第一储能组件、第二储能组件以及第一单向导通组件；

所述第一单向导通组件配置为单向导通所述第一微能量电压；

所述第一储能组件，与所述述第一单向导通组件连接，配置为根据所述第一微能量电压进行充电；

所述第二储能组件，与所述述第一单向导通组件连接，配置为根据所述第一微能量电压进行充电；

所述第一开关组件，与所述第一储能组件和所述第一单向导通组件连接，配置为根据第一控制信号连通所述第二储能组件和所述第一储能组件以使所述第二储能组件和所述第一储能组件串联以生成第一倍压电压；

所述第二开关组件，与所述第二储能组件和所述第一开关组件连接，配置为根据第二控制信号关断所述第二储能组件与电源地的连接；

所述微处理器，具有与所述第一单向导通组件的负极和所述第二储能组件连接的电源端、与所述第一射频组件连接的第一输入输出端、与所述第一射频组件连接的第二输入输出端、以及与所述第一储能组件和所述第二开关组件共接于电源地的接地端，配置为根据所述第一微能量电压进行供电，生成所述第三控制信号以使第一地端电压经第一输入输出端连通至电源地，并生成第一数据信号；

所述第一射频组件，具有与所述第一单向导通组件的负极、所述微处理器以及所述第二储能组件连接的电源端、与所述微处理器连接的数据端以及与所述微处理器连接的接地端，配置为根据所述第一倍压电压生成所述第一地端电压并从所述接地端输出，并根据所述第一数据信号生成第一无线通信信号且从无线链路发送所述第一无线通信信号。

本申请实施例还提供一种上述的微能量采集电路的控制方法，包括：

步骤C1：所述第一开关组件关断，且所述第二开关组件连通至电源地，以使所述第二储能组件根据所述第一微能量电压进行充电以生成第二充电电压，所述第一储能组件根据所述第一微能量电压进行充电以生成第一充电电压；

步骤C2：所述微处理器的电源端输入第一微能量电压，所述微处理器根据所述第一微能量电压工作；

步骤C3：通过所述第二开关组件的控制端输入第二控制信号以关断所述第二储能组件与电源地的连接，通过所述第一开关组件的控制端输入第一控制信号以连通所述第二储能组件和所述第一储能组件，以使所述第二储能组件和所述第一储能组件串联，所述第二储能组件的第一端的电压为所述第一充电电压和所述第二充电电压的和以生成第一倍压电压；

所述第一射频组件根据所述第一倍压电压生成第一地端电压并从接地端输出所述第一地端电压；通过所述微处理器生成所述第三控制信号以使第一地端电压经所述微处理器的第一输入输出端连通至电源地；

步骤C4：所述微处理器生成所述第一数据信号；所述第一射频组件根据所述第一数据信号生成第一无线通信信号且从无线链路发送所述第一无线通信信号。

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，由于第一单向导通组件单向导通第一微能量电压；第一储能组件和第二储能组件均根据第一微能量电压进行充电；第二开关组件根据第二控制信号关断电源地和第二储能组件的第二端连接；第一开关组件根据第一控制信号连通第一储能组件的第一端和第二储能组件的第二端以使第一储能组件和第二储能组件串联以生成第一倍压电压；第一射频组件根据第一倍压电压生成第一地端电压并从接地端输出第一地端电压，并根据第一数据信号生成第一无线通信信号且从无线链路发送第一无线通信信号；第二场效应管根据第三控制信号连通第一地端电压至电源地；通过第一储能组件以及第二储能组件串联实现了二倍的倍压自举，降低了微弱能量采集的阈值，并提高了能量使用效率。

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为本申请实施例一提供的微能量采集芯片的一种模块结构图；

图2为本申请实施例一提供的微能量采集芯片的另一种模块结构图；

图3为本申请实施例一提供的微能量采集芯片的一种电路结构示意图；

图4为本申请实施例二提供的微能量采集设备的一种模块结构图；

图5为本申请实施例二提供的微能量采集设备的另一种模块结构图；

图6为本申请实施例二提供的微能量采集设备的另一种模块结构图；

图7为本申请实施例二提供的微能量采集设备的一种示例电路结构图；

图8为本申请实施例三提供的微能量采集芯片的一种模块结构图；

图9为本申请实施例三提供的微能量采集芯片的另一种模块结构图；

图10为本申请实施例三提供的微能量采集芯片的一种电路结构示意图；

图11为本申请实施例四提供的微能量采集设备的一种模块结构图；

图12为本申请实施例四提供的微能量采集设备的另一种模块结构图；

图13为本申请实施例四提供的微能量采集设备的另一种模块结构图；

图14为本申请实施例四提供的微能量采集设备的一种示例电路结构图；

图15为本申请实施例五提供的微能量采集电路的一种模块结构图；

图16为本申请实施例五提供的微能量采集电路的另一种模块结构图；

图17为本申请实施例五提供的微能量采集电路的另一种模块结构图；

图18为本申请实施例五提供的微能量采集电路的另一种模块结构图；

图19为本申请实施例五提供的微能量采集电路的一种示例电路结构图；

图20为传统的微能量采集设备的电压随时间关系变化图与本申请实施例五提供的微能量采集电路的电压随时间关系变化图。

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。

实施例一

图1示出了本申请实施例一提供的微能量采集芯片01的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例一相关的部分，详述如下：

一种微能量采集芯片01，其与第一储能组件02以及第二储能组件03连接，微能量采集芯片01包括第一开关组件011、第二开关组件012、第一射频组件013、第一单向导通组件014、第一场效应管M1、第二场效应管M2、第三场效应管M3以及第四场效应管M4；

其中，第一开关组件011的控制端为微能量采集芯片01的第一控制端A，第二开关组件012的控制端为微能量采集芯片01的第二控制端B，第一场效应管M1的栅极和第二场效应管M2的栅极共同构成微能量采集芯片01的第三控制端C，第三场效应管M3的栅极和第四场效应管M4的栅极共同构成微能量采集芯片01的第四控制端D，第一场效应管M1的漏极、第三场效应管M3的漏极、第一单向导通组件014的负极以及第一射频组件013的电源端共同构成微能量采集芯片01的第一电容端PC1，第一开关组件011的第一输入输出端和第一单向导通组件014的正极共同构成微能量采集芯片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微能量采集芯片01的第二电容端PC2，第二开关组件012的第二输入输出端、第四场效应管M4的漏极以及第二场效应管M2的漏极共同构成微能量采集芯片01的电源地端GND，第二场效应管 M2的源极与第一场效应管M1的源极和第一射频组件013的射频地端连接，第三场效应管 M3的源极与第四场效应管M4的源极和第一射频组件013的数据端连接；

其中，第一储能组件02的第一端与微能量采集芯片01的输入电源端VCC连接，第二储能组件03的第一端与微能量采集芯片01的第一电容端PC1连接，所第二储能组件03的第二端与微能量采集芯片01的第二电容端PC2连接，微能量采集芯片01的电源地端GND 和第一储能组件02的第二端共接于电源地；

在上述微能量采集芯片01中，第一单向导通组件014配置为单向导通第一微能量电压；第一储能组件02和第二储能组件03均配置为根据第一微能量电压进行充电；第二开关组件012配置为根据第二控制信号关断电源地和第二储能组件03的第二端的连接；第一开关组件011配置为根据第一控制信号连通第一储能组件02的第一端和第二储能组件03的第二端以使第一储能组件02和第二储能组件03串联以生成第一倍压电压；第一射频组件013 配置为根据第一倍压电压生成第一地端电压并从接地端输出第一地端电压，并根据第一数据信号生成第一无线通信信号且从无线链路发送第一无线通信信号；第二场效应管M2根据第三控制信号连通第一地端电压至电源地；第三场效应管M3和第四场效应管M4均配置为根据微能量采集芯片01的第四控制端接入的第一原始数据信号生成第一数据信号。

如图2所示，微能量采集芯片01还与第三储能组件04连接；第一开关组件011的控制端A为微能量采集芯片01的第三电容端PC3；第三储能组件04的第一端与微能量采集芯片01的第三电容端PC3连接，第三储能组件04的第二端与电源地连接。

如图3所示，第一开关组件011为第五场效应管M5；第五场效应管M5的栅极为第一开关组件011的控制端，第五场效应管M5的漏极为第一开关组件011的第一输入输出端，第五场效应管M5的源极为第一开关组件011的第二输入输出端。

第二开关组件012为第六场效应管M6；第六场效应管M6的栅极为第二开关组件012的控制端，第六场效应管M6的漏极为第一开关组件011的第二输入输出端，第六场效应管M6的源极为第二开关组件012的第二输入输出端。

其中，第五场效应管M5为增强型场效应管，第六场效应管M6为耗尽性场效应管。当微能量采集芯片01未工作时，第一开关组件011关断，且第二开关组件012导通。

本申请实施例一还提供如图1所示的微能量采集芯片01的控制方法，包括：

步骤A1：第一开关组件011关断，且第二开关组件012连通至电源地，以使第一储能组件02根据第一微能量电压进行充电以生成第一充电电压，第二储能组件03根据第一单向导通组件014导通的第一微能量电压进行充电并生成第二充电电压；

步骤A2：微能量采集芯片01的输入电源端VCC输入第一微能量电压，微能量采集芯片01根据第一微能量电压工作；

步骤A3：通过微能量采集芯片01的第二控制端输入第二控制信号以关断第二储能组件03的第二端和电源地的连接，通过微能量采集芯片01的第一控制端输入第一控制信号以控制第一开关组件011连通第一储能组件02的第一端和第二储能组件03的第二端，以使第一储能组件02的第一端的电位等于第二储能组件03的第二端的电位，第二储能组件 03第二端的电压为第二充电电压和第一充电电压的和以生成第一倍压电压；第一射频组件013根据第一倍压电压生成第一地端电压并从接地端输出第一地端电压；通过微能量采集芯片01的第三控制端输入第三控制信号以控制第二场效应管M2连通第一地端电压至电源地；

步骤A4：第三场效应管M3和第四场效应管M4均配置为根据微能量采集芯片01的第四控制端接入的第一原始数据信号生成第一数据信号；第一射频组件013根据第一数据信号生成第一无线通信信号且从无线链路发送第一无线通信信号。

实施例二

图4示出了本申请实施例二提供的微能量采集设备的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例二相关的部分，详述如下：

一种微能量采集设备，包括第一储能组件02、第二储能组件03以及如实施例一的微能量采集芯片01。

如图5所示，微能量采集设备还包括第一整流组件05。

第一整流组件05与第一储能组件02和微能量采集芯片01连接，配置为根据第一微能量交流电生成第一微能量电压。

如图6所示，微能量采集设备还包括第三储能组件04。

第三储能组件04与微能量采集芯片01连接，配置为根据第一控制信号生成第三充电电压；第一开关组件011具体配置为根据第三充电电压连通第一储能组件02的第一端和第二储能组件03的第二端以使第一储能组件02和第二储能组件03串联以生成第一倍压电压。

通过第三储能组件04根据脉冲电压(第一控制信号)生成斜坡电压(第三充电电压)，从而使得第一开关组件011先工作在放大状态再工作在饱和状态，以避免第一倍压电压出现尖峰，提高了第一倍压电压的稳定性。延长了第一倍压电压的持续时间。

如图7所示，第一储能组件02包括第一电容C1，第二储能组件03包括第二电容C2，第三储能组件04包括第三电容C3。

实施例三

图8示出了本申请实施例三提供的微能量采集芯片10的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例三相关的部分，详述如下：

一种微能量采集芯片10，其与第一射频组件11、第一储能组件12以及第二储能组件 13连接，微能量采集芯片10包括第一开关组件101、第二开关组件102、第一单向导通组件103、第一场效应管M1、第二场效应管M2、第三场效应管M3以及第四场效应管M4；

其中，第一开关组件101的控制端为微能量采集芯片10的第一控制端A，第二开关组件102的控制端为微能量采集芯片10的第二控制端B，第一场效应管M1的栅极和第二场效应管M2的栅极共同构成微能量采集芯片10的第三控制端C，第三场效应管M3的栅极和第四场效应管M4的栅极共同构成微能量采集芯片10的第四控制端D，第一场效应管M1的漏极、第三场效应管M3的漏极以及第一单向导通组件103的负极共同构成微能量采集芯片 10的第一电容端PC1，第一开关组件101的第一输入输出端和第一单向导通组件103的正极共同构成微能量采集芯片10的输入电源端VCC，第一开关组件101的第二输入输出端和第二开关组件102的第一输入输出端共同构成微能量采集芯片10的第二电容端PC2，第二开关组件102的第二输入输出端、第四场效应管M4的漏极以及第二场效应管M2的漏极共同构成微能量采集芯片10的电源地端GND，第二场效应管M2的源极和第一场效应管M1 的源极共同构成微能量采集芯片10的电压输入端P2.0，第三场效应管M3的源极和第四场效应管M4的源极共同构成微能量采集芯片10的第一数据输入输出端P1.0；

其中，第一储能组件12的第一端与微能量采集芯片10的输入电源端VCC连接，第二储能组件13的第一端与第一射频组件11的电源端和微能量采集芯片10的第一电容端PC1连接，所第二储能组件13的第二端与微能量采集芯片10的第二电容端PC2连接，第一射频组件11的数据端与微能量采集芯片10的电压输入端P2.0连接，第一射频组件11的接地端与微能量采集芯片10的第一数据输入输出端P1.0连接，微能量采集芯片10的电源地端 GND和第一储能组件12的第二端共接于电源地；

在上述微能量采集芯片10中，第一单向导通组件103配置为单向导通第一微能量电压；第一储能组件12和第二储能组件13均配置为根据第一微能量电压进行充电；第二开关组件102配置为根据第二控制信号关断电源地和第二储能组件13的第二端的连接；第一开关组件101配置为根据第一控制信号连通第一储能组件12的第一端和第二储能组件13的第二端以使第一储能组件12和第二储能组件13串联以生成第一倍压电压；第一射频组件11配置为根据第一倍压电压生成第一地端电压并从接地端输出第一地端电压，并根据第一数据信号生成第一无线通信信号且从无线链路发送第一无线通信信号；第二场效应管M2根据第三控制信号连通第一地端电压至电源地；第三场效应管M3和第四场效应管M4均配置为根据微能量采集芯片10的第四控制端接入的第一原始数据信号生成第一数据信号。

如图9所示，微能量采集芯片10还与第三储能组件14连接；第一开关组件101的控制端A为微能量采集芯片10的第三电容端PC3；第三储能组件14的第一端与微能量采集芯片10的第三电容端PC3连接，第三储能组件14的第二端与电源地连接。

如图10所示，第一开关组件101为第五场效应管M5；第五场效应管M5的栅极为第一开关组件101的控制端，第五场效应管M5的漏极为第一开关组件101的第一输入输出端，第五场效应管M5的源极为第一开关组件101的第二输入输出端。

第二开关组件102为第六场效应管M6；第六场效应管M6的栅极为第二开关组件102的控制端，第六场效应管M6的漏极为第一开关组件101的第二输入输出端，第六场效应管M6的源极为第二开关组件102的第二输入输出端。

其中，第五场效应管M5为增强型场效应管，第六场效应管M6为耗尽性场效应管。当微能量采集芯片01未工作时，第一开关组件101关断，且第二开关组件102导通。

本申请实施例三还提供如图6所示的微能量采集芯片10的控制方法，包括：

步骤B1：第一开关组件101关断且第二开关组件102连通至电源地，以使第一储能组件12根据第一微能量电压进行充电以生成第一充电电压，所述第二储能组件13根据第一单向导通组件103导通的第一微能量电压进行充电并生成第二充电电压。

步骤B2：微能量采集芯片10的输入电源端VCC输入第一微能量电压，微能量采集芯片10根据第一微能量电压工作。

步骤B3：通过微能量采集芯片10的第二控制端B输入第二控制信号以关断第二储能组件13的第二端和电源地的连接，通过微能量采集芯片10的第一控制端A输入第一控制信号以控制第一开关组件101连通第一储能组件12的第一端和第二储能组件13的第二端，以使第一储能组件12的第一端的电位等于第二储能组件13的第二端的电位，第二储能组件13第二端的电压为第二充电电压和第一充电电压的和以生成第一倍压电压；第一射频组件11根据第一倍压电压生成第一地端电压并从接地端输出第一地端电压；通过微能量采集芯片10的第三控制端输入第三控制信号以控制第二场效应管M2连通第一地端电压至电源地。

步骤B4：第三场效应管M3和第四场效应管M4均配置为根据微能量采集芯片10的第四控制端接入的第一原始数据信号生成第一数据信号；第一射频组件11根据第一数据信号生成第一无线通信信号且从无线链路发送第一无线通信信号。

综上，本申请实施例三通过第一储能组件12、第二储能组件13串联实现了两倍的倍压自举，降低了微弱能量采集的阈值，并提高了能量使用效率。

实施例四

图11示出了本申请实施例四提供的微能量采集设备的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例四相关的部分，详述如下：

一种微能量采集设备，包括第一储能组件12、第二储能组件13以及如实施例三的微能量采集芯片10。

如图12所示，微能量采集设备还包括第一整流组件15。

第一整流组件15与第一储能组件12和微能量采集芯片10连接，配置为根据第一微能量交流电生成第一微能量电压。

如图13所示，微能量采集设备还包括第三储能组件14。

第三储能组件14与微能量采集芯片10连接，配置为根据第一控制信号生成第三充电电压；第一开关组件101具体配置为根据第三充电电压连通第一储能组件12的第一端和第二储能组件13的第二端以使第一储能组件12和第二储能组件13串联以生成第一倍压电压。

通过第三储能组件14根据脉冲电压(第一控制信号)生成斜坡电压(第三充电电压)，从而使得第一开关组件101先工作在放大状态再工作在饱和状态，以避免第一倍压电压出现尖峰，提高了第一倍压电压的稳定性。延长了第一倍压电压的持续时间。

如图14所示，第一储能组件12包括第四电容C4，第二储能组件13包括第五电容C5，第三储能组件14包括第六电容C6。

实施例五

图15示出了本申请实施例四提供的微能量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四相关的部分，详述如下：

一种微能量采集电路，微能量采集电路包括微处理器U1、第一射频组件20、第一开关组件23、第二开关组件24、第一储能组件21、第二储能组件22以及第一单向导通组件 25。

第一单向导通组件25配置为单向导通第一微能量电压；第一储能组件21，与述第一单向导通组件25连接，配置为根据第一微能量电压进行充电；第二储能组件22，与述第一单向导通组件25连接，配置为根据第一微能量电压进行充电。

第一开关组件23，与第一储能组件21和第一单向导通组件25连接，配置为根据第一控制信号连通第二储能组件22和第一储能组件21以使第二储能组件22和第一储能组件21 串联以生成第一倍压电压；

第二开关组件24，与第二储能组件22和第一开关组件23连接，配置为根据第二控制信号关断第二储能组件22与电源地的连接。

微处理器U1，具有与第一单向导通组件25的负极和第二储能组件22连接的电源端、与第一射频组件20连接的第一输入输出端、与第一射频组件20连接的第二输入输出端、以及与第一储能组件21和第二开关组件24共接于电源地的接地端，配置为根据第一微能量电压进行供电，生成第三控制信号以使第一地端电压经第一输入输出端连通至电源地，并生成第一数据信号。

第一射频组件20，具有与第一单向导通组件25的负极、微处理器U1以及第二储能组件22连接的电源端、与微处理器U1连接的数据端以及与微处理器U1连接的接地端，配置为根据第一倍压电压生成第一地端电压并从接地端输出，并根据第一数据信号生成第一无线通信信号且从无线链路发送第一无线通信信号。

如图16所示，微能量采集电路还包括第二单向导通组件26。

第二单向导通组件26与电源地、第二储能组件22、第一开关组件23以及第二开关组件24连接，配置为单向导通第一地端电压。

如图17所示，微能量采集电路还包括第三储能组件27。

第三储能组件27与电源地以及第一开关组件23连接，配置为根据第一控制信号生成第三充电电压；第一开关组件23具体配置为根据第三充电电压连通第二储能组件22和第一储能组件21以使第二储能组件22和第一储能组件21串联以生成第一倍压电压。

通过第三储能组件27根据脉冲电压(第一控制信号)生成斜坡电压(第三充电电压)，从而使得第一开关组件23先工作在放大状态再工作在饱和状态，以避免第一倍压电压出现尖峰，提高了第一倍压电压的稳定性并延长了第一倍压电压的持续时间。

如图18所示，微能量采集电路还包括第一整流组件28。

第一整流组件28与第一储能组件21、第一开关组件23以及第一单向导通组件25连接，配置为根据第一微能量交流电生成第一微能量电压。

如图19所示，第一储能组件21包括第七电容C7，第二储能组件22包括第八电容C8，第九储能组件27包括第九电容C9，第一单向导通组件25包括第三二极管D3，第二单向导通组件26包括第四二极管D4。第一开关组件23包括第五场效应管M5；第二开关组件24 包括第六场效应管M6。

其中，第五场效应管M5为增强型场效应管，第六场效应管M6为耗尽性场效应管。

需要说明的是，传统的微能量采集设备的电压随时间变化关系图如图20中的(a)所示，图15示出的微能量采集电路的电压随时间变化关系图如图20中的(b)所示，如图17所示的微能量采集电路的电压随时间变化关系图如图20中的(c)所示，可以得出，图15示出的微能量采集电路的工作时间大于传统的微能量采集设备的工作时间，如图17所示的微能量采集电路的工作时间大于图15示出的微能量采集电路的工作时间。

本申请实施例五还提供如图11所示的微能量采集电路的控制方法，包括：

步骤C1：第一开关组件23关断，且第二开关组件24连通至电源地，以使第二储能组件22根据第一微能量电压进行充电以生成第二充电电压，第一储能组件21根据第一微能量电压进行充电以生成第一充电电压；

步骤C2：微处理器U1的电源端输入第一微能量电压，微处理器U1根据第一微能量电压工作；

步骤C3：通过第二开关组件24的控制端输入第二控制信号以关断第二储能组件22与电源地的连接，通过第一开关组件23的控制端输入第一控制信号以连通第二储能组件22和第一储能组件21，以使第二储能组件22和第一储能组件21串联，第二储能组件22的第一端的电压为第一充电电压和第二充电电压的和以生成第一倍压电压；

第一射频组件20根据第一倍压电压生成第一地端电压并从接地端输出第一地端电压；通过微处理器U1生成第三控制信号以使第一地端电压经微处理器U1的第一输入输出端连通至电源地；

步骤C4：微处理器U1生成第一数据信号；第一射频组件20根据第一数据信号生成第一无线通信信号且从无线链路发送第一无线通信信号。

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

1.一种微能量采集芯片，其特征在于，其与第一储能组件以及第二储能组件连接，所述微能量采集芯片包括第一开关组件、第二开关组件、第一射频组件、第一单向导通组件、第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管以及第四场效应管；

所述第一储能组件的第一端与所述微能量采集芯片的输入电源端连接，所述第二储能组件的第一端与所述微能量采集芯片的第一电容端连接，所述第二储能组件的第二端与所述微能量采集芯片的第二电容端连接，所述微能量采集芯片的电源地端和所述第一储能组件的第二端共接于电源地；

2.如权利要求1所述的微能量采集芯片，其特征在于，所述微能量采集芯片还与第三储能组件连接；

所述第一开关组件的控制端为所述微能量采集芯片的第三电容端；

所述第三储能组件的第一端与所述微能量采集芯片的第三电容端连接，所述第三储能组件的第二端与电源地连接。

3.如权利要求1所述的微能量采集芯片，其特征在于，所述第一开关组件为第五场效应管；

所述第五场效应管的栅极为所述第一开关组件的控制端，所述第五场效应管的漏极为所述第一开关组件的第一输入输出端，所述第五场效应管的源极为所述第一开关组件的第二输入输出端。

4.如权利要求1所述的微能量采集芯片，其特征在于，所述第二开关组件为第六场效应管；

所述第六场效应管的栅极为所述第二开关组件的控制端，所述第六场效应管的漏极为所述第一开关组件的第二输入输出端，所述第六场效应管的源极为所述第二开关组件的第二输入输出端。

5.一种微能量采集设备，其特征在于，包括第一储能组件、第二储能组件以及如权利要求1至4任意一项所述的微能量采集芯片。

6.如权利要求5所述的微能量采集设备，其特征在于，所述微能量采集设备还包括：

与所述第一储能组件和所述微能量采集芯片连接，配置为根据第一微能量交流电生成所述第一微能量电压的第一整流组件。

7.如权利要求5所述的微能量采集设备，其特征在于，所述微能量采集设备还包括：

与所述微能量采集芯片连接，配置为根据第一控制信号生成第三充电电压的第三储能组件；

所述第一开关组件具体配置为根据所述第三充电电压连通所述第一储能组件的第一端和所述第二储能组件的第二端以使所述第一储能组件和所述第二储能组件串联以生成第一倍压电压。

8.一种微能量采集芯片，其特征在于，其与第一射频组件、第一储能组件以及第二储能组件连接，所述微能量采集芯片包括第一开关组件、第二开关组件、第一单向导通组件、第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管以及第四场效应管；

9.如权利要求8所述的微能量采集芯片，其特征在于，所述微能量采集芯片还与第三储能组件连接；

10.如权利要求8所述的微能量采集芯片，其特征在于，所述第一开关组件为第五场效应管；

11.如权利要求8所述的微能量采集芯片，其特征在于，所述第二开关组件为第六场效应管；

12.一种微能量采集设备，其特征在于，包括第三储能组件、第二储能组件以及如权利要求8至11任意一项所述的微能量采集芯片。

13.如权利要求12所述的微能量采集设备，其特征在于，所述微能量采集设备还包括：

14.如权利要求12所述的微能量采集设备，其特征在于，所述微能量采集设备还包括：

15.一种微能量采集电路，其特征在于，所述微能量采集电路包括微处理器、第一射频组件、第一开关组件、第二开关组件、第一储能组件、第二储能组件以及第一单向导通组件；

所述第一单向导通组件配置为单向导通第一微能量电压；

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微能量电压进行充电；

所述第二储能组件，与所述第一单向导通组件连接，配置为根据所述第一微能量电压进行充电；

所述微处理器，具有与所述第一单向导通组件的负极和所述第二储能组件连接的电源端、与所述第一射频组件连接的第一输入输出端、与所述第一射频组件连接的第二输入输出端、以及与所述第一储能组件和所述第二开关组件共接于电源地的接地端，配置为根据所述第一微能量电压进行供电，生成第三控制信号以使第一地端电压经第一输入输出端连通至电源地，并生成第一数据信号；

16.如权利要求15所述的微能量采集电路，其特征在于，所述微能量采集电路还包括：

与电源地、所述第二储能组件、所述第一开关组件以及所述第二开关组件连接，配置为单向导通所述第一地端电压的第二单向导通组件。

17.如权利要求15所述的微能量采集电路，其特征在于，所述微能量采集电路还包括：

与电源地以及所述第一开关组件连接，配置为根据所述第一控制信号生成第三充电电压的第三储能组件；

所述第一开关组件具体配置为根据所述第三充电电压连通所述第二储能组件和所述第一储能组件以使所述第二储能组件和所述第一储能组件串联以生成第一倍压电压。

18.如权利要求15所述的微能量采集电路，其特征在于，所述微能量采集电路还包括：

与所述第一储能组件、所述第一开关组件以及所述第一单向导通组件连接，配置为根据第一微能量交流电生成所述第一微能量电压的第一整流组件。