[发明专利]一种基于差分直流压泵的无线能量接收机

权利要求书

1.一种基于差分直流压泵的无线能量接收机，其特征在于，包含：接收模块、整流输出模块、启动模块、差分直流泵模块；

所述接收模块包含互相连接的天线和线圈，所述天线接收空中的电磁能，线圈输入端连接天线，转换所述电磁能为第一交流电能；

所述整流输出模块包含M个依序级联连接的整流器，分别为第一至第M整流器，其中M2；第一至第M整流器的第一端耦合线圈的第一输出端，第一至第M整流器的第二端耦合线圈的第二输出端；线圈的第一输出端和线圈的第二输出端输出相位相差180度的交流电信号；整流输出模块转换所述第一交流电能为第一直流电能；

所述整流输出模块中的第k整流器包含两个直流电位耦合管T_4k-3、T_4k-2，两个充电管T_4k-1、T_4k，其中k∈[1,M]；T_4k-3的漏极、T_4k-1的漏极、T_4k-2的栅极、T_4k的栅极互相连接，其连接点对应为第k整流器第一端的起点；T_4k-2的漏极、T_4k的漏极、T_4k-3的栅极、T_4k-1的栅极互相连接，其连接点对应为第k整流器第二端的起点；T_4k-1的源极连接T_4k的源极；通过第M整流器中充电管T_4M-1、T_4M的源极向用电器输出直流电压Vout；

第一整流器中的直流电位耦合管T₁、T₂的源极接地；直流电位耦合管T₁的漏极、充电管T₃的漏极连接线圈的第一输出端；直流电位耦合管T₂的漏极、充电管T₄的漏极连接线圈的第二输出端；

当k1时，第k整流器还包含两个电容C_{k_1}、C_{k_2}；C_{k_1}第二端连接直流电位耦合管T_4k-3的源极；C_{k_2}第二端连接直流电位耦合管T_4k-2的源极；

当k∈[1,M)时，第k整流器中充电管T_4k-1的源极、充电管T_4k的源极、第k+1整流器中直流电位耦合管T_4(k+1)-3的源极互相连接；

当k∈(1,M]，第k整流器还包含两个耦合电容C_C1、C_C2；耦合电容C_C1第一端连接线圈的第一输出端，C_C1第二端连接第k整流器的第一端起点，通过耦合电容C_C1实现将线圈的第一输出端的电压Vrec_p耦合到第k整流器的第一端起点；耦合电容C_C2第一端连接线圈的第二输出端，C_C2第二端连接第k整流器的第二端起点，通过耦合电容C_C2实现将线圈的第二输出端的电压Vrec_n耦合到第k整流器的第二端起点电压；

所述启动模块电性连接线圈的第一输出端、线圈的第二输出端、第二至第M整流器；启动模块根据所述第一交流电能生成两个相位相反的控制信号φ₁、φ₂，并转换所述第一交流电能为第二直流电能；

所述差分直流压泵模块包含与启动模块、第二至第M整流器均连接升压直流压泵模块和降压直流压泵模块；所述升压直流压泵模块由启动模块提供的电能生成升压电压Vc；由控制信号φ₁、φ₂交替驱动将升压电压Vc交替叠加在第i整流器、第j整流器的第一端起点的电压上，提升第二至第M整流器第一端的直流电位，其中i∈[2,M]且i为偶数，j∈[3,M]且j为奇数；

所述降压直流压泵模块，由启动模块提供的电能产生降压电压-Vc；由控制信号φ₁、φ₂交替驱动将降压电压-Vc交替叠加在第i整流器、第j整流器的第二端起点的电压上，降低第二至第M整流器第二端的直流电位；通过所述差分直流压泵模块提升所述直流电压Vout；

所述升压直流压泵模块，包含电容C_T1、开关f₁～开关f_2(M-1)、开关f_ct1；电容C_T1第一端接地，通过所述第二直流电能使电容C_T1第二端产生一个电压；

当k为偶数时，第k整流器中电容C_{k_1}第一端通过f_2k-3接地，控制信号φ₁输出有效电位时f_2k-3闭合，f_2k-3的初始状态为闭合；C_{k_1}第一端依序通过开关f_2k-2、f_ct1连接电容C_T1第二端，当控制开关φ₂输出一个有效电位时f_2k-2闭合；f_2k-2、f_ct1的初始状态为关断；

当k为奇数时且k1时，第k整流器中电容C_{k_1}第一端通过开关f_2k-2接地，当控制信号φ₂输出有效电位时f_2k-2闭合，f_2k-2的初始状态为闭合；C_{k_1}第一端依序通过开关f_2k-3、f_ct1连接电容C_T1第二端，当控制开关φ₁输出一个有效电位时f_2k-3闭合；f_2k-3、f_ct1的初始状态为关断；

所述降压直流压泵模块，包含：电压反转电路、电容C_T2、开关f₁′～开关f_2(M-1)′、开关f_ct1′；电容C_T2第一端接地；通过第二直流电能使电容C_T2第二端产生一个电压，并由电压反转电路将该电压反转为对应的负电压；

当k为偶数时，第k整流器中电容C_{k_2}第一端通过开关f_2k-3′接地，当控制信号φ₁输出有效电位时f_2k-3′闭合，f_2k-3′的初始状态为闭合；C_{k_2}第一端依序通过开关f_2k-2′、f_ct1′连接电压反转电路输出端，当控制开关φ₂输出一个有效电位时f_2k-2′闭合；f_2k-2′、f_ct1′的初始状态为关断；

当k为奇数且k1时，第k整流器中电容C_{k_2}第一端通过开关f_2k-2′接地，当控制信号φ₂输出有效电位时f_2k-2闭合，f_2k-2′的初始状态为闭合；C_{k_2}第一端依序通过开关f_2k-3′、f_ct1′连接电压反转电路输出端，当控制开关φ₁输出一个有效电位时f_2k-3′闭合；f_2k-3′的初始状态为关断。