[发明专利]一种用于环境能量采集的接口电路

说明书

本发明涉及一种用于环境能量采集的接口电路，其特征在于：其包括SSHI电路、复合电路、稳压子电路以及检测和控制子电路。外部环境能量采集器产生的交流电能通过SSHI电路流入，依次进入复合电路和稳压子电路。SSHI电路用于将外部环境能量采集器输出的交流电能转换为直流电能并输送到复合电路；复合电路用于对输入的直流电能进行存储并周期性的输送到稳压子电路；稳压子电路用于在输入电压、负载等发生变化时保持输出电压恒定，对外提供稳定的直流电能输出；检测及控制子电路用于对其它三个子电路进行监测，并根据监测的数据及时调整整个接口电路中各可控开关的闭合/断开状态。本发明可以广泛应用于环境能量采集的接口电路领域。

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种用于环境能量采集的接口电路。

背景技术

接口电路对各种形式环境能量采集的应用具有至关重要的作用，它是能量采集器和外接负载之间的桥梁，一方面对交变和不稳定的电流进行整流和稳压，以确保外接负载能够正常工作，另一方面同时保障能量采集器具有较高的能量转换效率。随着近年来能量采集技术的兴起，与之相关的接口电路也得到了快速发展，现已发展出多种高效的接口电路，大幅提高了能量采集器的电流供给能力。其中SSHI接口电路具有相对较高的能量转换效率，有望进一步开展实际应用。然而需要指出的是，SSHI接口电路的电能输送效率强烈受外接负载阻抗变化的影响，在没有阻抗匹配的情况下其电能输送效率将会大幅降低。

另一方面，现有各类环境能量采集器的接口电路通常存在一个共性问题：使用二极管桥式电路对能量采集器的初级输出电流进行整流。二极管都具有一定的电压降，四只二极管将导致整流后的电流有相当一部分在二极管上被损耗掉。由于单只硅二极管的电压降为0.6-0.8V，这与一些能量采集器产生的电压处于同一量级，于是电能损耗问题特别突出。尽管曾有人尝试使用电压降只有0.2V的肖特基二极管试图减缓整流时的电能损耗，却发现由于肖特基二极管的大反向漏电流而导致电能损失更为严重。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于环境能量采集的接口电路，通过在SSHI电路中引入电荷泵浦电路，同时实行正负电荷分别存储以减少接口电路中二极管的数量，从而提高能量采集器的能量转换效率。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于环境能量采集的接口电路，其特征在于：其包括SSHI电路、复合电路、稳压子电路以及检测和控制子电路；外部环境能量采集器产生的交流电能通过所述SSHI电路流入，依次进入所述复合电路和稳压子电路；所述SSHI电路用于将所述外部环境能量采集器输出的交流电能转换为直流电能并输送到所述复合电路；所述复合电路用于对输入的直流电能进行存储并周期性的输送到所述稳压子电路；所述稳压子电路用于对外提供稳定的直流电能输出；所述检测和控制子电路用于对所述SSHI电路、复合电路和稳压子电路进行监测，并根据监测的数据对所述接口电路进行调整。

所述复合电路包括第一、第二两二极管以及第一、第二两电荷泵浦电路；所述第一二极管的正极与所述SSHI电路的正极相连，负极与所述第一电荷泵浦电路的正极输入端相连；所述第二二极管的负极与所述SSHI电路的正极相连，正极与所述第二电荷泵浦电路的负极输入端相连；所述第一电荷泵浦电路的负极输入端、第二电荷泵浦电路的正极输入端以及两所述电荷泵浦电路的负极输出端均与所述SSHI电路的负极相连；所述第一、第二电荷泵浦电路的正极输出端分别作为所述复合电路的两输出端与所述稳压子电路相连。

两所述电荷泵浦电路均包括一常规电容器、一超级电容器和一可控开关；所述常规电容器与外部能量采集器的阻抗相匹配，且所述常规电容器与所述超级电容器并联连接，即所述常规电容器的正、负极分别与所述超级电容器的正、负极相连，所述可控开关设置在所述常规电容器与所述超级电容器的正极之间；所述常规电容器的正、负极作为所述电荷泵浦电路的正、负极输入端；所述超级电容器的正、负极作为所述电荷泵浦电路的正、负极输出端。