[发明专利]用于无线传感器单元的改进的电源设备和方法

说明书

用于无线传感器单元(5)的电源设备，配备有用于管理非常低消耗电能的电路，其被配置为将给定电源电平(V_DD)限制在下限(V_minC1)与上限(V_MAXC1)之间，并且使用JFET或MOSFET耗尽型晶体管实现所述电路。

技术领域

本发明涉及用于传感器单元的电源设备的领域，其中所述传感器单元配备有无线通信系统，并且部分地由于能够在传感器单元的环境中恢复能量并从而产生电能的生成器(generator)而对所述传感器单元供应电能。

背景技术

在无线传感器的领域中，文献EP 2,395,594 A1提出一种可以通过在缓冲电容器中充电的电能供应传感器单元的电源设备。

该电源设备配备有光伏型的第一生成器，其可以在低照明到零照明的情况下由可充电电池形式的第二电化学生成器供应。

提供用于管理和控制可充电电池的充电的系统，以便使得传感器单元在长时间无照明之后也可操作。

可充电电池具有使用寿命有限且电荷容量减小的缺点。

文献US 7,132,757 B2提出一种用于向传感器供应能量的设备，其包括可以恢复被第一生成器变换为电能的机械能的该第一生成器、以及用于供应第一生成器的电化学生成器。电化学生成器为不可充电类型，并且具有电池的形式。

当由第一生成器产生的电能不足时，电路可以将电池直接连接到传感器。

此电路特别地具有作为电能的消耗装置(consumer)的缺点，并且当其包括微控制器时可能较昂贵。

此外，为了保护传感器的电源以防过电压，提供齐纳(Zener)二极管。这样的二极管具有如下主要缺点：其具有几微安的量值(magnitude)的反向电流，该反向电流大大增加设备的电流消耗。

因此，存在创建适合于无线传感器单元的新的电源设备的问题，其中该新电源设备配备有可以恢复环境电能的第一生成器以及第二备用生成器，并且不具有前述缺点，特别在电能消耗方面以及在实施成本方面得到改进。

发明内容

本发明首先涉及用于向无线传感器单元供给(deliver)电源的电源设备，所述电源设备包括：

-生成电能的第一生成部件，被配置为恢复传感器单元的环境中的环境能，并根据所恢复的环境能而产生电能，

-第二生成部件，包括电池，以便供给意在供应第一生成部件所产生的电能的电能，

-包括电容器的存储电能的存储部件，被布置为接收来自第一生成部件和/或来自第二生成部件的电能，并向传感器单元应用给定电源电平V_DD，

电源设备包括用于管理电能的电路，被配置为将给定电源电平V_DD限制在下限V_minC1与上限V_MAXC1之间。

所述电路包括单极晶体管并且当其栅极-源极电压为零时包括导体，与第一生成部件、第二生成部件和存储部件有关地布置单极晶体管，以使得具有取决于在第二生成部件所供给的电能与给定电源电平之间的差异的栅极-源极电压。

用于管理电能的电路具有像这样非常低的消耗，其特别有利于供应电能的供应取决于环境中能量的恢复的无线设备。

也可以提供单极晶体管的布置，以使得其漏极-源极电压取决于第一生成部件所产生的电能与给定电源电平之间的差异。

通过这种类型的晶体管，将电压V_DD维持在小于预定阈值V_MAXC1的电平，同时仍然限制电源设备的消耗。