[发明专利]功率管理设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率管理设备和方法，更具体地涉及一种管理来自瞬时功率源的功率的设备和方法。

背景技术

电子电路通常在工作期间具有连续的能量供应，例如稳定的dc电压。然而在一些情况下，可能需要使用本质上暂时(transitory)或瞬时(transient)的功率源，例如由压电发生器产生的能量脉冲。电发生器和其他形式的能量采集(harvesting)设备用在许多种应用中，在这些应用中不需要或不可能提供有线电源或者无法实行电池的替换。通过减小对于包括有毒成分的电池生产和处置的需要，以及通过使用可再生能源和“废弃”能量，能量采集对于环境来说也是有益的。使用压电发生器的应用示例在对无线开关的供电中。开关可以在被启动(actuate)时发射无线电信号，例如以接通或关断被配置为接收信号的设备。开关可以被布置为使得这种启动(actuation)冲击(strike)压电晶体，从而产生电压脉冲。脉冲对电容器充电，电容器进而对发射信号的无线电电路供电，从而避免了对于电池或其他存储功率源的需要。

在通过瞬时能量脉冲来提供功率的情况下，已知使用能量脉冲对电容器充电，并且在电容器中存储的能量然后可以用于向电子电路或系统供电。在图1中示出了典型的布置，图1示出了产生瞬时信号V_in的电压源100，将瞬时信号传递给功率管理电路110。功率管理电路110提供电流I_Load以对电子系统120供电。在图2中更加详细地示出了功率管理电路110，功率管理电路110包括电容器C₁，电容器C₁用作存储元件并且由在V_in接收的能量脉冲来充电。电容器C和V_in之间的二极管220防止当例如紧随能量脉冲之后C两端的电压V_C大于V_in处的电压时电流从电容器流向V_in。将电压V_C提供给V_out，V_out与要被供电的电路或系统(I_Load)相连。

发明内容

根据本发明，提供了一种功率管理设备，包括：输入，用于接收瞬时能量脉冲；第一存储部分和第二存储部分，用于存储来自输入的能量；输出；开关部分，用于按照至少第一配置和第二配置来选择性地连接输入、第一存储部分、第二存储部分和输出，其中，在第一配置中，连接第一存储部分和第二存储部分以便在第一存储部分和第二存储部分之间分配来自瞬时能量脉冲的能量，在第二配置中，将第一存储部分和第二存储部分两端的相应电压加性地组合以在输出处产生输出电压，从而在切换到第二配置之后的输出电压大于切换到第二配置之前的输出电压。

功率管理设备可以是使得紧随在切换到第二配置之后的输出电压大于紧接在切换到第二配置之前的输出电压。

开关部分可以被布置为当输出两端的电压衰减到阈值电压时切换到第二配置。

开关部分可以基于来自以下装置中至少一个装置的输出来切换：电压比较器和定时器电路。

功率管理设备还可以包括在输入与第一和第二存储部分之间的二极管或整流器。

开关部分可以在从第一配置向第二配置切换时经由中间配置来切换输入、第一存储部分、第二存储部分和输出，中间配置可以将第二存储部分与第一存储部分隔离。

开关部分可以被布置为切换到第三配置，在第三配置中第一存储部分与第二存储部分和输出断开并且被部分地放电；并且开关部分可以被布置为从第一配置切换到第三配置、然后切换到第二配置。

功率管理设备还可以包括可切换地与第一存储部分相连的第三存储部分，其中在第三配置中，第一存储部分与第三存储部分相连以便通过第一存储部分的放电对第三存储部分充电。

在第三配置中，第一存储部分和第三存储部分可以并联连接。

功率管理设备还可以包括负载电路，负载电路被配置为从输出接收能量，负载电路具有最大输入电压，其中在第三配置中对第一存储部分部分地放电，从而当开关部分将功率管理设备切换到第二配置时，输出电压不超过最大输入电压。

第一存储部分可以包括可切换地与第二存储元件相连的第一存储元件，并且开关部分可以被布置为将第二存储元件从与第一存储元件断开的状态切换到与第一存储元件相连的状态，以便在切换到第二配置之前对第二存储元件充电。