[发明专利]能量采集器的电压调整

说明书

技术领域

本发明涉及用于能量采集设备的电压调整装置、能量采集设备和用于能量采集设备的电压调整方法。

背景技术

自供电传感器(具体指未连接到公用电网的传感器)通常可从能够产生低AC电压的小电磁源获得能量。由于传感器需要DC电压，所以可能需要整流小电磁源提供的AC电压以产生DC电压。由此，特别的，由于在所使用的二极管处的压降，整流过程可能会降低能量采集器的效率。为了补偿二极管所造成的压降，已经提出了使用升压转换器，以及同时不使用额外的电感。

能量采集设备(亦称为能量采集器或具体称为电磁能量采集器)可涉及用于采集或获取(具体指接收并随后存储)电磁能量的设备，如(变化的)电磁场中包括的能量，流过导体的电流中包括的能量，其中在导体的两端产生有电压。能量采集设备例如可用于驱动本身没有连接到向多个消费者供电的公用电网的自主设备。自主设备也可以以自给自足的方式来运作，而不需要通过连接到公用电网的电缆来供给能量。自主设备例如可包括无线传感器或可穿戴电子设备。自主设备例如可包括具体需要直流电压的低能量电子设备。

根据G.D.Szarka等于2011年8月1至3日,在2011年度低功耗电子与设计国际会议(International Symposium on Low Power Electronics and Design，ISLPED)发表的“Experimental Investigation of Inductorless,Single-Stage Boost Rectification for sub-mW Electromagnetic Energy Harvesters”，第361-366页，电磁振动能量采集系统是已知的，其中附接到悬臂梁的磁体相对于线圈振荡，从而在线圈的电端产生感应电压，该能量采集设备包括升压整流器用于提高输出电压。由此，在两个可分离阶段来实施输出电流的整流和输出电压电平的升高。此外，还使用能量采集器的寄生杂散电感。

连接到能量采集器输出端的负载可具体要求预定范围内的电压。然而，已经观察到，通过传统能量采集设备提供的输出电压可能无法在所有情况或情形下都位于预定范围内，这可能会导致禁止在这些情形下操作负载。由此，负载可具体包括需要特定电压范围内的电压功率的传感器。

因此，需要一种能量采集器的电压调整装置和能量采集器的电压调整方法，用于缓和或至少减少上述存在的问题。

发明内容

上述需求由独立权利要求的主题解决。从属权利要求详细说明本发明的具体实施例。

根据本发明的实施例，提供一种用于能量采集器或能量采集设备的电压调整装置，其可具体包括在能量采集器内。由此，所述装置包括第一(电)输入端子和第二(电)输入端子，适于接收其间的交流电压(该交流电压的频率具体为5Hz至100Hz之间)，其中所述交流电压具有输入振幅(即输入的交流电压的振幅)。因此，所述交流电压在电感处提供或通过电感提供，特别是发生或存在电感作用的两个终端之间(电感是传导系统或导体的特性，通过电感，导体中的电流变化使导体本身产生电压，其中，具体的，随时间变化的流过所述导体的电流产生磁场，从而感应出电压)。所述装置还包括开关模块(具体包括一个或多个可控开关，例如晶体管等)，连接在第一输入端子和第二输入端子之间用于可控地连接第一输入端子和第二输入端子(其中第一输入端子和第二输入端子均可不连接到大地或接地电势，或者第一输入端子和第二输入端子其中一个可连接到接地电势)。进一步的，所述装置包括：控制器(具体包括电路，尤其是可编程半导体电路)，适于接收指示所述电压的输入振幅的输入信号(例如，电/光或无线输入信号)(如此，所述输入信号本身可不对应于或等于所述电压的输入振幅，但是从所述输入信号可推导出所述电压的输入振幅，具体包括计算、转化和/或推导)，以及控制所述开关模块(具体通过向所述开关模块提供离散的或连续的控制信号)以根据所述输入振幅(或/和所述输入信号)可选地(如此以便选择是以第一模式操作所述开关模块还是以第二模式操作所述开关模块)以第一模式(具体为第一操作模式)或第二模式(具体为第二操作模式)来进行操作(例如，当所述输入振幅在第一电压范围内时以第一模式操作所述开关模块，当所述输入振幅在第二电压范围内时以第二模式操作所述开关模块)，以便调整(具体指维持或改变)所述电压从而获得预定范围内的输出振幅(即输出电压的振幅)(特别是适于连接到所述能量采集器输出端的负载的范围内，所述负载具体为自主设备，诸如无线传感器)。