[发明专利]低电压启动的微能量收集管理系统

权利要求书

1.一种低电压启动的微能量收集管理系统，其特征在于，包含：

储能器件，储能器件的一端接地，另一端用于连接RF转DC模块的输出端，其中RF转DC模块的输入端连接射频能量收集天线，用于将射频能量转换为直流电进行输出；

电压监视芯片，具有输入端口以及指示输出端口，输入端口连接储能器件的所述另一端，指示输出端口用于电压监视芯片正常工作时，在所述输入端口输入的电压大于电压阈值V_Threshold时，输出高电平，否则输出低电平；

第一N型开关管，S极接地，G极连接所述指示输出端口；

第一上拉电阻，一端接第一N型开关管的D极，一端连接储能器件的所述另一端；

P型开关管，G极连接第一N型开关管的D极，S极连接储能器件的所述另一端；

第二N型开关管，S极连接储能器件的所述另一端；

输入电容，一端接地，另一端分别连接P型开关管的D极和第二N型开关管的S极；

DC/DC转换芯片，两个电源输入端连接在输入电容的两端；DC/DC转换芯片的最小启动电压V_{In_Startup}小于或等于电压监视芯片的启动电压V_Threshold；

输出电容，一端接地，另一端连接DC/DC转换芯片的输出端；

去耦电容，一端接地，另一端连接输出电容的所述另一端，且用于与系统负载芯片的电源输入端连接；所述系统负载芯片具有高/低电平输出端；

第二上拉电阻，一端连接输出电容的所述另一端，另一端连接第二N型开关管的G极，且第二上拉电阻的所述另一端用于连接所述高/低电平输出端；

第一N型开关管为NMOS且满足：V_DDL＜V_GS(th)＜V_Threshold，V_GS(th)为NMOS的门限电压，V_DDL是电压监视芯片能够正常运行的最小工作电压；或，第一N型开关管为PNP晶体管且满足V_DDL＜V_be＜V_Threshold，V_be为PNP晶体管的b极和e极之间的静态直流电压；

所述储能器件的漏电流I_Leakage、电压监视芯片的静态电流I_Monitor满足：I_Leakage+I_Monitor_≤360nA；V_Threshold、V_{In_Startup}满足：V_{In_Startup}≤V_Threshold≤0.7V。

2.根据权利要求1所述的低电压启动的微能量收集管理系统，其特征在于，所述储能器件包括电容、电池以及超级电容。

3.根据权利要求1所述的低电压启动的微能量收集管理系统，其特征在于，储能器件为钽电容，电压监视芯片为R3114Q071，DC/DC转换芯片为TPS61098。

4.根据权利要求1所述的低电压启动的微能量收集管理系统，其特征在于，系统负载芯片为MSP430FR5969。

5.根据权利要求1所述的低电压启动的微能量收集管理系统，其特征在于，P型开关管为PMOS或者NPN晶体管，第二N型开关管为 NMOS。

6.根据权利要求5所述的低电压启动的微能量收集管理系统，其特征在于，第一N型开关管的型号为SSM3K56MFV，P型开关管的型号为2SB815-7晶体管，第二N型开关管的型号为SSM3K56MFV。

7.根据权利要求1所述的低电压启动的微能量收集管理系统，其特征在于，第一上拉电阻大小为1.3MΩ，第二上拉电阻大小为1.3MΩ。

8.根据权利要求1所述的低电压启动的微能量收集管理系统，其特征在于，输入电容为1μF，输出电容为0.1μF，去耦电容为0.22μF。

9.根据权利要求1所述的低电压启动的微能量收集管理系统，其特征在于，

当DC/DC转换芯片启动后，所述储能器件上的电压会开始下降，P型开关管由于自身G极和S极之间的VGS降低会开始逐渐断开，一条由第二上拉电阻和第二N型开关管构成的反馈控制回路，将维持DC/DC转换芯片启动后储能器件与DC/DC转换芯片的导通状态；最后所述系统负载芯片启动运行并在完成一次任务后，控制所述高/低电平输出端口输出低电平，以将第二N型开关管由导通变为关断，从而DC/DC转换芯片关断，至此一个启动循环结束；能量收集过程继续进行，当储能器件的电压再次达到电压监视芯片的电压阈值时，启动下一个循环。