[實用新型]一種用于能量獲取的整流電路

有效

• 申請號: 201720959247.5
• 申請日: 2017-08-02
• 公開（公告）號: CN207039474U
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 葉益迭;周興;涂勇根;王修登;錢利波
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙)33226
• 代理人: 謝瀟

技術領域

本實用新型涉及集成電路領域，具體是一種用于能量獲取的整流電路。

背景技術

隨著便攜式、穿戴式等小型、輕型電子設備的普及，以及物聯網、無線傳感器網絡（Wireless Sensor Networks, WSN）技術的發展和應用，電源問題逐漸突出。一方面，目前電子設備的電源依然以電池為主，考慮到續航問題，電池體積難以減小，限制了電子設備的小型、輕型化發展；另一方面，在某些不易充電和更換電池的環境中，電池直接決定了電子設備的壽命，一旦電池耗盡，設備即刻癱瘓。因此，獲取環境中的能量轉換為電能作為傳統電源的替代或補充，已經引起學術界和工業界的廣泛關注。

環境能量轉換成的電能多為交流信號，如振動能、電磁能等，圖1為普通全橋整流電路的示意圖，其能量獲取一般包含以下幾個過程，首先通過能量采集器，將環境中的能量轉換為電能；然后將電能進行提取和整流，暫存于大電容或電池等能量儲存元件中；最后通過DC-DC轉換電路提高電源質量，為負載提供合適的電壓或電流。普通全橋整流電路以四個二極管作為整流管，二極管具有較高的導通壓降，使得整流電路的閾值較高，整流電路的導通角小，直接影響從能量采集器提取電能的范圍，而整流管的導通壓降大小，決定整流電路的自身功耗，因此普通全橋整流電路的整流效率低下。然而，由于多數情況下環境中可獲取的能量只有幾個微瓦甚至更少，普通全橋整流電路難以從能量采集器提取足夠的能量維持后級電路的工作，甚至在微弱能量獲取時，根本無法工作。降低整流管的導通壓降，既可以減小整流電路的自身功耗，還能進一步增大導通角，拓展從能量采集器提取電能的范圍。

有源整流電路使用有源二極管作為整流管，由于比較器的箝位作用，可使整流管的導通壓降顯著降低，但是需要配置額外的偏置電路和供電電源；另外因為運放本身功耗問題，可能導致無法有效降低整流電路的整體功耗。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是，針對現有技術的不足，提供一種用于能量獲取的整流電路，可大幅降低整流管的導通壓降，減小整流電路的自身損耗，拓展整流范圍，提高整流效率。

本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種用于能量獲取的整流電路，包括第一PMOS管、第二PMOS管、第一有源二極管、第二有源二極管和儲能電容，所述的第一PMOS管的襯底與源極短接，所述的第二PMOS管的襯底與源極短接，所述的第一PMOS管的源極與所述的第二PMOS管的源極連接后作為整流電路的輸出端，所述的第二PMOS管的柵極、所述的第一PMOS管的漏極和所述的第一有源二極管的負極相互連接后作為整流電路的第一輸入端，所述的第一PMOS管的柵極、所述的第二PMOS管的漏極和所述的第二有源二極管的負極相互連接后作為整流電路的第二輸入端，所述的儲能電容的一端與所述的整流電路的輸出端連接，所述的第一有源二極管的正極、所述的第二有源二極管的正極和所述的儲能電容的另一端均接地。

本實用新型公開的一種用于能量獲取的整流電路具體應用時，將第一輸入端和第二輸入端分別與能量采集器的兩個輸出端連接，將整流電路的輸出端與DC-DC轉換電路的輸入端連接，并將DC-DC轉換電路的輸出端與負載的一端連接，同時將DC-DC轉換電路的共地端與負載的另一端連接并接地。工作過程中，該整流電路將能量采集器輸出的交流電能整流成直流電能，暫存于儲能電容C_L中，經后級DC-DC轉換電路做進一步轉換處理后提供給負載。在上述工作過程中，第一有源二極管和第二有源二極管輪流工作，導通的有源二極管以第一輸入端和第二輸入端中電壓較高者作為電源，實現了本實用新型整流電路的自供電和自啟動；截止的有源二極管的功耗為零，進一步降低了本實用新型整流電路在工作時的自身功耗。