[发明专利]低电压启动并有电压监视功能的微能量收集管理系统

权利要求书

1.一种低电压启动并有电压监视功能的微能量收集管理系统，其特征在于，包含：

第一储能器件(C1)，第一储能器件(C1)的一端接地，另一端用于连接RF转DC模块(RFDC)的输出端，其中RF转DC模块(RFDC)的输入端连接射频能量收集天线(TX)，用于将射频能量转换为直流电进行输出；

第一电压监视芯片(U1)，具有输入端口以及指示输出端口，输入端口连接第一储能器件(C1)的所述另一端，指示输出端口用于第一电压监视芯片(U1)正常工作时，在所述输入端口输入的电压大于电压阈值V_Threshold时，输出高电平，否则输出低电平；

第一N型开关管(Q1)，S极接地，G极连接所述指示输出端口；

第一上拉电阻(R1)，一端接第一N型开关管(Q1)的D极，一端连接第一储能器件(C1)的所述另一端；

第一P型开关管(Q2)，G极连接第一N型开关管(Q1)的D极，S极连接第一储能器件(C1)的所述另一端；

第二N型开关管(Q3)，S极连接第一储能器件(C1)的所述另一端；

输入电容(C2)，一端接地，另一端分别连接第一P型开关管(Q2)的D极和第二N型开关管(Q3)的S极；

DC/DC转换芯片(U2)，两个电源输入端连接在输入电容(C2)的两端；DC/DC转换芯片(U2)的最小启动电压V_{In_Startup}小于或等于第一电压监视芯片(U1)的启动电压V_Threshold；

第二储能器件(C3)，一端接地，另一端连接DC/DC转换芯片(U2)的输出端；

第二P型MOS管(Q4)，第二P型MOS管(Q4)的S极连接第二储能器件(C3)的所述另一端，D极用于连接系统负载芯片(U4)的电源输入端子(VCC)；系统负载芯片(U4)具有高/低电平输出端(I/O)；

第三P型MOS管(Q5)，第三P型MOS管(Q5)的S极连接第二储能器件(C3)的所述另一端，G极连接第二P型MOS管(Q4)的D极；

第二电压监视芯片(U3)，具有输入端子以及指示输出端子，第二电压监视芯片(U3)的输入端子连接第三P型MOS管(Q5)的S极，指示输出端子用于第二电压监视芯片(U3)正常工作时，在所述输入端子输入的电压小于电压阈值Vth时，输出低电平，否则输出高电平，该高电平的电压等于输入端子上的输入电压，在第三P型MOS管(Q5)导通时，该高电平即为第二储能器件(C3)的电压Vin；

第二上拉电阻(R2)，第二上拉电阻(R2)的一端连接第二储能器件(C3)的所述另一端，另一端连接第二P型MOS管(Q4)的G极；

第三N型MOS管(Q6)，第三N型MOS管(Q6)的D极连接第二P型MOS管(Q4)的G极，S极接地；

第一分压限流电阻R3，串联在第二电压监视芯片(U3)的指示输出端子和第三N型MOS管(Q6)的G极之间；

第二分压限流电阻R4，串联在第二P型MOS管(Q4)的D极和第三N型MOS管(Q6)的G极之间；

第三上拉电阻(R5)，一端连接第二P型MOS管(Q4)的D极，另一端连接第二N型开关管(Q3)的G极，且第三上拉电阻(R5)的所述另一端用于连接所述高/低电平输出端(I/O)；

第一N型开关管(Q1)为NMOS且满足：V_DDL＜V_GS(th)＜V_Threshold，V_GS(th)为第一N型开关管(Q1)的门限电压，V_DDL是第一电压监视芯片(U1)能够正常运行的最小工作电压；或，第一N型开关管(Q1)为PNP晶体管且满足V_DDL＜V_be＜V_Threshold，V_be为PNP晶体管的b极和e极之间的静态直流电压；

所述第一储能器件(C1)的漏电流I_Leakage、第一电压监视芯片(U1)的静态电流I_Monitor满足：I_Leakage+I_Monitor_≤360nA；V_Threshold、V_{In_Startup}满足：V_{In_Startup}≤V_Threshold≤0.7V；

当DC/DC转换芯片(U2)启动后，所述第一储能器件(C1)上的电压会开始下降，第一P型开关管(Q2)由于自身G极和S极之间的VGS降低会开始逐渐断开，一条由第三上拉电阻和第二N型开关管(Q3)构成的反馈控制回路，将维持DC/DC转换芯片(U2)启动后第一储能器件(C1)与DC/DC转换芯片(U2)的导通状态；最后所述系统负载芯片(U4)启动运行并在完成一次任务后，控制所述高/低电平输出端(I/O)口输出低电平，以将第二N型开关管(Q3)由导通变为关断，从而DC/DC转换芯片(U2)关断，至此一个启动循环结束；能量收集过程继续进行，当第一储能器件(C1)的电压再次达到第一电压监视芯片(U1)的电压阈值时，启动下一个循环。