[發明專利]超低壓升壓系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201310161973.9
• 申請日: 2013-05-06
• 公開（公告）號: CN103219894A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 史軍剛;李小平;劉彥明;謝楷;郭世忠;黎劍兵;方建平
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 劉華

技術領域

本發明屬于電壓轉換和電源模塊技術領域，具體涉及一種超低壓升壓系統及其控制方法,尤其涉及一種環境能量收集領域的超低壓升壓系統及其控制方法，能夠對微弱能量的輸出源或換能器輸出的微弱電壓信號進行升壓儲存，用于無線傳感器等低功耗設備長期供電。?

背景技術

由于電源電壓轉換器的輸入電壓越來越低，甚至只有幾十mV的開啟電壓，并且自身的轉換效率也影響電能的利用率。對于極其微弱的電能輸出源，比如熱能（太陽熱能、地熱、溫度變化等）換能器、電磁能（光、電磁波等）換能器、動能（風、振動等）換能器等傳感器輸出的微弱能量，進行整流、升壓，使之能夠有效地為電池充電，供傳感器等低功耗設備長期供電是很困難的，尤其在環境能量收集中，由于環境能量非常微弱，超低壓升壓和升壓功率變換是環境能量收集領域的技術難點，這樣的環境能量收集領域的現有技術主要存在以下缺點：?

首先，超低壓升壓需要低電壓工作的整流器件與開關器件。其中傳統的二極管導通電壓約數百毫伏，MOS管需要伏特級的開通電壓，因為傳統工藝的電路難以適應環境能量收集毫伏級電壓下工作。

其次，現有技術很難同時兼顧升壓倍數與升壓效率，且尚未解決正、負雙極性輸入源的問題。?

發明內容

本發明提供一種超低壓升壓系統及其控制方法，包括開路電壓采樣保持器、極性檢測與控制信號發生器、一級開關管、反激變壓器、整流橋、儲能元件和單片機，所述的開路電壓采樣保持器同微弱能量的輸出源或換能器相連接，另外開路電壓采樣保持器還同單片機、極性檢測與控制信號發生器以及反激變壓器相連接，所述的一級開關管同極性檢測與控制信號發生器以及反激變壓器相連接，反激變壓器同整流橋相連接，整流橋同儲能元件相連接。并結合其控制方法有效地避免傳統工藝的電路難以適應環境能量收集毫伏級電壓下工作的缺陷，并能避免現有技術很難同時兼顧升壓倍數與升壓效率且尚未解決正負雙極性輸入源的問題的缺陷。?

為實現上述目的，本發明的技術方案為：?

一種超低壓升壓系統，包括開路電壓采樣保持器102、極性檢測與控制信號發生器103、一級開關管104、反激變壓器105、整流橋106、儲能元件107和單片機108，所述的開路電壓采樣保持器102同微弱能量的輸出源或換能器101相連接，另外開路電壓采樣保持器102還同單片機108、極性檢測與控制信號發生器103以及反激變壓器105相連接，所述的一級開關管104同極性檢測與控制信號發生器103以及反激變壓器105相連接，反激變壓器105同整流橋106相連接，整流橋106同儲能元件107相連接。

所述的單片機108采用微功耗芯片，另外單片機108也能由其他具有處理功能的芯片替代；一級開關管104采用輸入電容C_iss小于235pF并且導通電阻R_DS(ON)?小于90mΩ的MOS管；反激變壓器105采用EI磁芯并選擇適配的電感值使超低壓升壓系統能夠工作在斷續或臨界模式；整流橋106的四個二極管選擇導通壓降低于0.4V的二極管。?

所述的開路電壓采樣保持器102包括開路電壓采樣器201、保持信號HOLD控制用開關管202、分壓器203和保持電容204，所述的開路電壓采樣器201同保持信號HOLD控制用開關管202和分壓器203相連接，所述的保持電容204也同保持信號HOLD控制用開關管202和分壓器203相連接，所述的開路電壓采樣器201包括相互連接的開路電壓采樣器用開關管Q2和開路電壓采樣器用電容C1；所述的分壓器203包括相互連接的分壓器用第一開關管Q4和分壓器用電容C2相連接，該分壓器用電容C2還與分壓器用第二開關管Q3相連接。?