[发明专利]能量采集电路、对应的系统及操作方法

说明书

本公开的各实施例涉及能量采集电路、对应的系统及操作方法。第一RF到DC电路接收射频信号，并且产生传递到能量存储电路的第一经转换的信号。第二RF到DC电路是第一RF到DC电路的向下缩放的副本，它从指示第一RF到DC电路的开路电压的射频信号产生第二经转换的信号。第一RF到DC部分包括N个子级，其中子级的子集是可选择性地启用的。第二经转换的信号的窗口比较生成第一信号和第二信号，第一信号和第二信号指示第二经转换的信号是否在与电压参考信号成比例的值的范围内。当所执行的窗口比较分别地具有第一结果和第二结果时，分别地选择性地停用或启用子级的子集。

优先权声明

本申请要求于2019年12月4日提交的意大利专利申请No.102019000022950的优先权，其内容在法律允许的最大范围内通过引用整体结合于此。

技术领域

该描述涉及能量采集。

一个或多个实施例可以在各种应用中找到用途，诸如在RF能量采集设备中，诸如用于无电池系统(诸如，无线电池充电器或无线传感器平台)的超低功率(纳米瓦)RF能量采集应用。

背景技术

在能量采集(或根据其它名称，功率采集或能量清除)中，来自一种或多种源(诸如，太阳能电池板、风力发电机、各种类型的热力发电机)的能量被存储用于在设备(诸如，无线便携式设备或无线传感器(例如，在无线感测平台应用中))中的可能的使用。

有效跟踪系统中可用(电)功率的能力可能有助于满足对不断增长的需求，例如，无线传感器网络(简称WSN)、通常位于难以到达和服务的位置的在无线操作中收集、处理和共享数据的平台。

特别地，用于通过物联网(IoT)网络无线地收集和共享数据的WSN可以包括位于难以到达和服务的位置的传感器。

因此，对于能量采集解决方案的需求日益增长，这些能量采集解决方案可以促进实现无电池和/或一劳永逸的传感器节点，从而又促进生产适用于几乎无处不在并且本质上无需维护的设备，例如用于IoT(物联网)应用。

无线电源传输(WPT)涉及处理非常不同的电源状况。实际上，根据功率发射器(PTX)与功率接收器(PRX)之间的距离、天线定向和传输信道，那些系统可以处理超低功率或相对较高的功率，并且通常具有可用输入功率的不可预测的变化。

如在图1中例示的，功率采集器的RF到DC转换器效率(例如以868MHz的频率操作，提供约2.3V的最大输出电压)可以在值的第一输入功率范围内从零增大到最大值，在值R₁的第二范围内的最大值附近保持大致恒定并且在值R₂的第三后续输入功率范围内从该最大值减小为零。

现有解决方案的主要目的是在给定的输入功率水平上(例如，在R₁的范围内)最大化电路效率，而忽略了根据输入功率变化问题而导致的功率转换器的退化，这可能会降低效率和输出功率水平。

忽略这种影响可能导致大量的能量损失，这可能对基于能量采集电路的应用程序的操作有害。

如Scorcioni，S等人所公开的方法：“A 868MHz CMOS RF-DC power converterwith-17dBm input power sensitivity and efficiency higher than 40％over 14dBinput power range”，欧洲固态电路会议(ESSCIRC)的2012论文集，IEEE，2012，第109-112页(以引用方式并入)，讨论了以868MHz操作的CMOS RF-DC转换器电路，用于RFID和远程供电应用，其中转换器的可重新配置架构促进了电路在非常宽的输入功率范围之上以非常高的效率操作。