[发明专利]带有最大功率追踪的低压能量采集电路

说明书

本发明公开了一种带有最大功率追踪的低压能量采集电路。它包括输入模块、电压电流检测模块、MCU控制模块、boost电路模块、DC‑DC能量管理模块、储能模块、以及输出模块；所述boost电路模块的输入端连接输入模块的输入端，输出端连接DC‑DC能量管理模块的输入端；所述电压电流检测模块的输入端连接输入模块的电流电压采集处，输出端连接MCU控制模块的输入端；所述MCU控制模块控制boost电路模块中的连个MOS管的通断；所述DC‑DC能量管理模块的储能接口引脚连接储能模块的输入/输出端，输出端连接输出模块的输入端。本发明专门用于低压微弱能量采集，能够最大功率追踪实现阻抗匹配，根据获取的能量值大小执行不同的管理策略，最大限度地降低采集电路的功耗。

技术领域

本发明涉及能量采集技术领域，具体地指一种带有最大功率追踪的低压能量采集电路。

背景技术

近年来，无线传感器设备的出现改变了传统的数据采集和监测方式，广泛应用于环境监测、电厂温度压力监测和工厂气体监测等领域。上述通信模块与传感器模块通常体积很小，通信功耗和传感器工作功耗都较低，需要的电能功率也很小。对于有线联网的模块，传统的供电方式为直接电线供电，而对无线联网模块，传统的供电方式则为电池供电。

但是，这些物联网设备运行环境各异，数量巨大，随着通信模块与传感器模块数量的不断增加，采用直接电线供电的复杂程度与维修难度显著增加，且在复杂的环境下布线困难，在高频振动的环境下布线易松动；采用化学电池供电则电量有限，需人工定期维护与更换电池，随着设备数量增加，人力成本亦会显著增加，另外化学电池的大量使用，最终也会对环境造成污染与破坏，与绿色发展理念背道而驰。

因此，人们开始利用环境中的光、风、热、振动等能量来代替电池作为无线传感器设备的电源，实现高效的自供电系统。相比于传统的电池供能方法，能量收集技术减少了与电池供电系统相关的维护和处理成本，以及实施交流电供电所需的基础设施成本；相比于传统的供能设备，能量收集技术还需要额外的能量管理技术及相应的低压能量采集电路。而对于这些低功率、低电压的能量源来说，后续的能量管理电路尤为重要，不仅要将获得的能源转化为可利用的电能，还要保证效率，即最大功率的获得。

现有技术中具有相应的能量采集电路，但是具有以下缺点：第一，对于电压很低的能量无法采集，启动电压相对来说比较高；第二，能量采集电路系统负载，使得采集电路本身损耗的能量比较大；第三，电路系统中的负载阻抗总是与能量收集器的内阻不匹配，造成能量收集器本身损耗的能量比较大；第四，对于采集的能量未进行高效管理，造成能量的无谓损失。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明提出一种带有最大功率追踪的低压能量采集电路，专门用于低压微弱能量采集，启动电压较低，无论电路系统中的负载内阻发生变化还是能量采集器的内阻因为环境原因发生变化，该电路都能够最大功率追踪实现阻抗匹配，提升整个采集电路收集能量的效率；同时采用超低功耗、高度集成的能量管理芯片，根据获取的能量值大小执行不同的管理策略，最大限度地降低采集电路的功耗，不仅提高整个系统的能量利用率，而且保证负载的正常工作。

为达到上述目的，本发明带有最大功率追踪的低压能量采集电路，其特别之处在于，包括：输入模块、电压电流检测模块、MCU控制模块、boost电路模块、DC-DC能量管理模块、储能模块、以及输出模块；

所述输入模块输入端与低压能量收集器相连，用于获得低压能量收集器从环境中取得的能量；

所述电压电流检测模块输入端连接输入模块电压电流采集处，用于采集输入模块的电压、电流信号，并将采集到的电压、电流信号传递出去；

所述MCU控制模块输入端连接电压电流检测模块输出端，用于接收、并读取电压电流检测模块中的电压、电流值，并随着电压、电流的改变而改变输出端PWM波的占空比，始终保持输出功率最大；