[发明专利]物联网末端低功耗节点射频供能装置

说明书

技术领域

本发明属于能量转换技术领域，尤其涉及一种物联网末端低功耗节点射频供能装置。

背景技术

物联网末端低功耗节点在解决特定场合，如环境监测、气候变化、森林监测、防火检测等方面有着不可替代的优势，然而节点的能耗和能量供应是物联网技术应用发展中最大的障碍和亟待解决的问题。

目前，物联网末端节点供能主要依靠电池，部分辅助使用太阳能的形式。物联网末端节点部署存在数量大，部署位置不易维护等特点，电池供电受电池本身寿命影响，一段时间之后就会耗尽，节点生命周期有限，不能长时间维持末端网络的正常工作。同时，废电池留置自然环境中，会对环境造成污染。太阳能一般通过两种形式对于节点进行供能，即太阳能光发电和太阳能热发电。通过太阳能板对节点进行充电，其缺点主要是能量密度低、转换效率低、间歇性工作、受光照环境因素影响大、地域依赖性强，且晶体硅电池的制造过程高污染，高能耗。现有联网末端节点的供能方式限制了物联网网络的广泛应用和深度拓展，亟需一种新的绿色的物联网末端节点供能方案。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种物联网末端低功耗节点射频供能装置，利用自然空间中的丰富射频资源，实现将射频资源转化为电能，为低功耗节点供能。

为实现上述目的，本发明提供了一种物联网末端低功耗节点射频供能装置，包括：射频匹配电路、倍压整流电路及稳压电路；射频匹配电路用于匹配环境中存在的射频信号；倍压整流电路用于将匹配后的射频信号转换为直流电源，稳压电路用于对直流电源进行稳压；

射频匹配电路采用L型匹配电路，由电容C1和电感L1组成，电容C1与电感L1串联，电容C1用于连接频率源，电感L1用于接地。

倍压整流电路包括肖恩特二极管、电容C和NMOS管，用于通过肖恩特二极管的导通对电容C充放电，供后级电容不断累积电荷以升高电压。

进一步，稳压电路由差分放大器和源级跟随器组成两极放大器，用于形成反馈电路，使电路处于深度反馈状态，将基准参考电压与输出电压进行比较，最终使输出电压与基准源参考电压相同。

进一步，稳压电路包括启动电路、基准核心电路、差放和后级驱动；

启动电路与基准核心电路电连接，用于使工作在零状态的电路转入正常工作状态；

基准核心电路与差放和后级驱动连接，用于基于CMOS管的亚阈值特性进行零温度系数的基准电压输出。

进一步，启动电路包括：NMOS管和PMOS管；其中，MOSFET1，MOSFET2和MOSFET3用于保证电路工作在正常状态，当电路正常工作，MOSFET1和MOSFET2的栅极电压为低电压，当反相输入电压，MOSFET3管的栅极电压为高压，MOSFET3关闭。

基准核心电路包括：NMOS管和PMOS管；其中，MOSFET5，MOSFET7，MOSFET6，MOSFET8，MOSFET4，MOSFET9以及电阻组成PTAT电流源；其中，MOSFET5，MOSFET6，MOSFET7，MOSFET8组成的电路用于提高电源抑制比。

差放和后级驱动包括：NMOS管和PMO管；其中，MOSFET12，MOSFET13组成串联电阻，用于将输出电压取样输入到MOSFET10管的栅极，差放包括PMOS和NMOS有源负载；

还包括基准电路，基准电路是由MOSFET10，MOSFET11，MOSFET12组成。

进一步，将T型匹配电路替换为L型匹配电路、Π型匹配电路、混合型匹配电路、单分支匹配电路和双分支匹配电路中的任意一种匹配电路。

进一步，将倍压整流电路中的二级管替换为MOS管。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：不需要射频发射源，直接将环境中存在的射频信号(如GSM900，GSM1800，WIFI信号等)转换为直流电源供物联网末端的低功耗节点工作，不受环境地域限制，是一个无污染，不需要消耗任何有偿资源的可再生的绿色能源。

附图说明

图1为本发明物联网末端低功耗节点射频供能装置的结构框图；

图2为本发明物联网末端低功耗节点射频供能装置射频匹配电路及倍压整流电路的电路图；

图3为本发明物联网末端低功耗节点射频供能装置的稳压电路的电路图；

图4为本发明物联网末端低功耗节点射频供能装置稳压电路中差放和后级驱动的电路图；

图5为级联MOS管倍压整流电路的电路图。

具体实施方式