[发明专利]一种具有迟滞自锁功能的振动能量采集器电源管理电路

说明书

本发明提供一种简单的具有迟滞自锁功能的振动能量采集器电源管理电路。该电路主要包括整流电路、储能电容、迟滞自锁电路、电子开关、稳压电路组成。所述的整流电路与储能电容连接，所述的储能电容与迟滞自锁电路连接，所述的迟滞自锁电路与电子开关连接，所述的电子开关与稳压电路连接，稳压电路与应用电路连接。本发明的管理电路结构简单，仅使用了3个MOS管和4个电阻即可实现迟滞自锁电路的功能。

技术领域

本发明涉及一种振动能量采集器电源管理电路，特别涉及具有迟滞自锁功能的振动能量采集器电源管理电路。

背景技术

近年来，无线传感网络和微机电系统的发展，无线传感器和便携式设备的需求迅速增长，绝大多数的无线传感器节点和便携式设备依然采用传统的蓄电池进行能量供给，而电池的续航能力严重限制了无线传感器网络节点的工作寿命。振动能量采集技术能够将应用环境中的振动源源不断的转化为电能，有效延长节点寿命。

振动能量采集器体积较小，输出功率低，为μW～mW的范围，传统的电源管理电路会由于漏电流、开启冲击电流和电压崩溃等问题，造成无法正常开启。因此必须在管理电路开启之前，断开采集器与后续电路的连接，保证储能电容上有足够的电能，满足后续电路一个完整工作周期的用电要求。这就需要一个电子开关，在电容储能不足时断开，储能足够时闭合导通为后续电路供电。如何确定开关的通断，就要用到一个具有电压检测功能的迟滞自锁电路，保证开关在较高电压(储能足够)开通，较低电压(储能不足)断开。这样可以避免电路开通瞬间的电流冲击和电压急剧崩溃造成电路转换到截止状态。为此，很多研究者采用集成运放或元件构建迟滞自锁电路，结构往往较为复杂，反而管理电路的能耗会增加。如申请号为201610150268.2的专利，一种能量采集器的无源无线传感器节点电源电路，就是用集成运放和MOS管构成迟滞自锁电路，结构复杂。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种结构简单的具有迟滞自锁功能的振动能量采集器电源管理电路。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种具有迟滞自锁功能的振动能量采集器电源管理电路，其特征在于：包括整流电路、储能电容、迟滞自锁电路和电子开关，所述振动能量采集器与整流电路电连接，整流电路与储能电容电连接，储能电容与迟滞自锁电路电连接，迟滞自锁电路与电子开关电连接，电子开关与应用电路电连接；

所述迟滞自锁电路包括分压电路、上拉电阻、第一PMOS管和NMOS管，所述分压电路

由三个电阻R1、R2和R3串联组成。

对上述技术方案的进一步设计为：所述分压电路中R1一端与储能电容正端Vc连接，R1的另一端与R2的一端连接，R2的另一端与R3的一端连接，R3另一端与储能电容另一端连接，并接地；NMOS管的栅极连接于R2与R3之间，源极接地，漏极与第一PMOS管的栅极连接；第一PMOS管的源极与储能电容正端Vc连接连接，漏极连接于R1与R2之间；所述上拉电阻一端与NMOS管漏极连接，另一端与储能电容正端Vc连接。

所述电子开关为一个开关PMOS管，开关PMOS管的栅极与NMOS管的漏极连接，源极与储能电容正端Vc连接，为开关输入，漏极为开关的输出。

所述开关PMOS管的导通电阻R_DS(o_n)小于50Ω。

还包括稳压电路，所述稳压电路输入端与电子开关的输出连接，输出端与应用电路连接。

所述稳压电路输入和输出端分别连接有输入滤波电容和输出滤波电容，输入滤波电容一端与稳压电路输入连接，另一端接地，输出滤波电容一端与稳压电路输出连接，另一端接地。

所述的稳压电路为具有升压或降压的DC-DC转换电路。

所述整流电路由四个整流二极管或肖特基二极管组成的全波整流桥。