專利名稱：用于能量采集器電路的電池保護電路及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及用于搜集或采集非常低水平的能量的能量采集器(例如，振動能量采集器)，且更特定來說涉及用于保護其中存儲經(jīng)采集能量的電池或超級電容器的電路及方法。本發(fā)明還涉及用于防止對DC-DC轉(zhuǎn)換器電路或從能量采集器的輸出接收能量的其它電力管理電路中的電感器及/或其它電路組件的浪涌電流損壞的電路及方法。
背景技術(shù)：
已開發(fā)出需要極低量的操作電流的各種非常低功率(即，“納米功率”)的集成電路，其可由從環(huán)境太陽能能源、振動能源、熱能源及/或生物能源通過微能量采集裝置采集或搜集且接著存儲在電池或超級電容器中的非常小量的電力供電。(如本文中所使用，術(shù)語“微功率”意在涵蓋汲取小于約I微安培的DC電流的電路及/或電路組件)。從采集器得到的能量的量通常是小的且不可預測，所以當來自采集器的能量不可用或不充足時，在這些應(yīng)用中通常需要中間能量存儲器以提供系統(tǒng)電力需要。鋰電池或超級電容器通常用于此中間能量存儲器。圖I展示包括在導體3上產(chǎn)生DC電壓Vtov的能量采集器2的電路1，導體3連接到大濾波電容器CO的一個端子且連接到常規(guī)升壓轉(zhuǎn)換器7-1的輸入。升壓轉(zhuǎn)換器7-1包括耦合在Vtov與導體4之間的電感器L0，電感器LO連接到開關(guān)SO的一個端子且連接到二極管DO的陽極。開關(guān)SO的另一端子連接到接地。二極管DO的陰極通過導體5連接到電池或超級電容器6的⑴端子。用于能量采集器2的合適的電力管理電路控制開關(guān)SO以在可從采集器2得到能量時提供對電池/超級電容器6的充電(如果電池/超級電容器6未被充滿到其最大或充滿電壓 Vbat (max) ° (對于典型的鋰電池來說，VBAT(max)為4. 5伏。)如果電池6被充滿到VBAT(max)，那么進一步充電可將其永久損壞。在圖I的未受保護的系統(tǒng)中，不存在防止來自采集器2的電流使電池/超級電容器6過度充電的事物。然而，應(yīng)將由采集器2產(chǎn)生的輸出電壓Vtov限制到低于VBAT(max)的值以防止電池/超級電容器的損壞。此外，此Vtov的限制應(yīng)防止由已充電的濾波電容器CO供應(yīng)的浪涌電流損壞電路組件，例如電感器LO及/或電力管理電路中的其它電路組件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例提供用于將經(jīng)采集電壓(Vhrv)轉(zhuǎn)換為施加到能量存儲裝置(6)的輸出電壓(Vbat)的電力管理電路(7-2、3、4)，其包括電感器(L0)，所述電感器(LO)具有經(jīng)耦合以接收經(jīng)采集電壓(VhJ的第一端子(3)及耦合到第一開關(guān)(SO)的第一端子的第二端子。所述電力管理電路在能量存儲裝置未被充滿的情況下將由能量采集器(2)產(chǎn)生的電流傳送到能量存儲裝置且在能量存儲裝置被充滿的情況下將電流進行分流而遠離所述能量存儲裝置出)以避免使其過度充電。
在一個實施例中，本發(fā)明提供一種能量采集系統(tǒng)(10_1、2、3)，其包括用于產(chǎn)生經(jīng)采集電壓(VhJ的能量采集器⑵及用于將經(jīng)采集電壓(VhJ轉(zhuǎn)換為輸出電壓(Vbat)的能量管理電路(7-2、3、4)。所述能量管理電路(7-2、3、4)包括電感器(LO)，所述電感器(LO)具有經(jīng)耦合以接收經(jīng)采集電壓(VhJ的第一端子(3)及耦合到第一開關(guān)(SO)第一端子的第二端子(4)。能量存儲裝置(6)經(jīng)耦合以接收輸出電壓(Vbat)。能量管理電路(7-2、3、4)中的保護電路(圖2中的S0a、Rs ;圖3、4中的SI、Rs、15_1、2)在能量存儲裝置(6)被充滿的情況下將由能量采集器(2)產(chǎn)生的電流進行分流而遠離能量存儲裝置出)。能量管理電路(7-2、3、4)包括耦合到第一開關(guān)(SO)的控制端子的控制電路(15-1、2)。在一個實施例中，能量管理電路(7_3、4)包括與能量采集器⑵并聯(lián)耦合以執(zhí)行分流的第二開關(guān)(SI)，且第二開關(guān)(SI)具有耦合到控制電路(15-1、2)以控制分流的控制 端子。在一個實施例中，第二開關(guān)(SI)的第一端子稱合到第一參考電壓(GND),第二開關(guān)(SI)的第二端子耦合到限流電阻器(Rs)的第一端子，且所述限流電阻器Rs的第二端子耦合到電感器(LO)的第一端子(3)。在一個實施例中，所述能量采集系統(tǒng)包括與能量采集器
(2)并聯(lián)耦合的濾波電容器(CO)。在一個實施例中，能量管理電路(7-2、3、4)包括耦合在電感器(LO)的第二端子⑷與輸出電壓(Vbat)之間的整流元件(D0)。在所描述的實施例中，能量管理電路(7-2、3、4)包括升壓轉(zhuǎn)換器。在一個實施例中，控制電路(15-1、2)經(jīng)耦合以接收經(jīng)采集電壓(Vhrv)及輸出電壓(Vbat)，且操作以比較輸出電壓(Vbat)與最大能量存儲裝置參考電壓(Vbat0mx))以確定能量存儲裝置(6)是否被充滿，且還操作以在能量存儲裝置(6)被充滿的情況下維持第一開關(guān)
(50)斷開且第二開關(guān)(SI)閉合以將由能量采集器(2)產(chǎn)生的電流進行分流而遠離電感器(LO)及能量存儲裝置出)。在一個實施例中，控制電路(15-1、2)操作以比較經(jīng)采集電壓(Vhrv)與輸出電壓(Vbat)、在經(jīng)米集電壓(Vtov)小于輸出電壓(Vbat)的情況下維持第二開關(guān)
(51)斷開，且操作第一開關(guān)(SO)以通過能量管理電路(7-2、3、4)實現(xiàn)經(jīng)采集電壓(Vhrv)的升高。在所描述的實施例中，控制電路(15-1、2)操作以在經(jīng)采集電壓(Vhrv)小于輸出電壓(Vbat)且能量存儲裝置(6)小于被充滿的情況下維持第一(SO)及第二(SI)開關(guān)斷開。在所描述的實施例中，控制電路(15-2)包括比較器(12)，比較器(12)具有經(jīng)耦合以接收經(jīng)采集電壓(VhJ的第一輸入(_)、經(jīng)耦合以接收指示能量存儲裝置(6)被充滿的電壓(50)的第二輸入(+)及耦合到第二開關(guān)(SI)的控制端子的輸出，且其中控制電路(15-2)包括放大器(17)，放大器(17)具有經(jīng)耦合以接收輸出電壓(Vbat)的第一輸入(_)、經(jīng)耦合以接收最大能量存儲裝置參考電壓(Vbat0mx))的第二輸入⑴及通過脈寬調(diào)制(PWM)電路(42) I禹合到第一開關(guān)(SO)的控制端子的輸出。在所描述的實施例中，能量管理電路(7-2)包括與第一開關(guān)(SO)并聯(lián)耦合以執(zhí)行分流的第二開關(guān)(SOa)。第二開關(guān)(SOa)具有耦合到控制電路(15_1)以控制分流的控制端子。第二開關(guān)(SOa)的第一端子耦合到第一參考電壓(GND)，且第二開關(guān)(SOa)的第二端子耦合到電感器(LO)的第二端子(4)。在一個實施例中，限流電阻器(Rs)將第二開關(guān)(SOa)的第二端子耦合到電感器(LO)的第二端子(4)，且控制電路(15-1)經(jīng)耦合以接收經(jīng)采集電壓(Vhrv)及輸出電壓(Vbat)且操作以比較輸出電壓(Vbat)與最大能量存儲裝置參考電壓(Vbat0mx))以確定能量存儲裝置(6)是否被充滿。控制電路(15-1)還操作以在能量存儲裝置(6)被充滿的情況下維持第一開關(guān)(SO)斷開且第二開關(guān)(SOa)閉合，以將由能量采集器(2)產(chǎn)生的電流進行分流而遠離能量存儲裝置(6)。在一個實施例中，控制電路(15-1)操作以比較經(jīng)采集電壓(VhJ與輸出電壓(Vbat)，且在經(jīng)采集電壓(Vhrv)小于輸出電壓(Vbat)的情況下維持第二開關(guān)(SOa)斷開且操作第一開關(guān)(SO)以通過能量管理電路(7-2)實現(xiàn)經(jīng)采集電壓(Vhrv)的升高。在一個實施例中，本發(fā)明提供一種用于從能量采集器(2)采集能量以產(chǎn)生經(jīng)采集電壓(VhJ的方法，所述方法包括通過能量管理電路(7-2、3、4)將經(jīng)采集電壓(VhJ轉(zhuǎn)換為施加到能量存儲裝置(6)的輸出電壓(Vbat)，能量管理電路(7-2、3、4)包括電感器(LO)，電感器(LO)具有經(jīng)耦合以接收經(jīng)采集電壓(VhJ的第一端子(3)及耦合到第一開關(guān)(SO)的第一端子的第二端子(4);在能量存儲裝置(6)未被充滿的情況下通過能量管理電路(7-2、
3、4)將由能量采集器⑵產(chǎn)生的電流傳送到能量存儲裝置(6);及在能量存儲裝置(6)被 充滿的情況下將由能量采集器(2)產(chǎn)生的電流進行分流而遠離能量存儲裝置(6)以避免使能量存儲裝置(6)過度充電。在一個實施例中，所述方法包括將由能量采集器(2)產(chǎn)生的電流進行分流而遠離電感器(LO)。在一個實施例中，所述方法包括通過限流電阻器(Rs)及與能量采集器(2)并聯(lián)率禹合的第二開關(guān)(SI)將電感器(LO)的第一端子(3)稱合到參考電壓(GND)。在一個實施例中，所述方法包括通過限流電阻器(Rs)及第二開關(guān)(SOa)將電感器(LO)的第二端子
(4)I禹合到參考電壓(GND)。在一個實施例中,所述方法包括在經(jīng)米集電壓(Vhrv)大于輸出電壓(Vbat)的情況下操作控制電路(15-1、2)以維持第一開關(guān)(SO)斷開且第二開關(guān)(SI)閉
口 o在一個實施例中，本發(fā)明提供一種用于從能量采集器(2)采集以產(chǎn)生DC經(jīng)采集電壓(VhJ的系統(tǒng)，其包括用于通過能量管理電路(7-2、3、4)將經(jīng)采集電壓(VhJ轉(zhuǎn)換為施加到能量存儲裝置(6)的輸出電壓(Vbat)的構(gòu)件(7-1、2)，能量管理電路(7-2、3、4)包括電感器(LO)，電感器(LO)具有經(jīng)耦合以接收經(jīng)采集電壓(VhJ的第一端子(3)及耦合到第一開關(guān)(SO)的第一端子的第二端子(4);用于在能量存儲裝置(6)未被充滿的情況下通過能量管理電路(7-2、3、4)將由能量采集器(2)產(chǎn)生的電流傳送到能量存儲裝置(6)的構(gòu)件(L0、15-UD0);及用于在能量存儲裝置(6)被充滿的情況下將由能量采集器⑵產(chǎn)生的電流進行分流而遠離能量存儲裝置￠)以避免使能量存儲裝置(6)過度充電的構(gòu)件(15-1、2 ；S1 ；Rs ；S0a)。


參考附圖描述實例實施例，其中圖I為耦合到用于給電池或超級電容器充電的能量采集器的常規(guī)升壓轉(zhuǎn)換器的示意圖。圖2為包括用于防止圖I中的電池的過度充電同時還防止對電感器的損壞的第一電路的不意圖。圖3為包括用于防止圖I中的電池的過度充電同時還防止對電感器的損壞的第二電路的不意圖。
圖4為圖3中展示的電路的更詳細圖式。圖5為圖3及4中的升壓控制電路的操作的流程圖。
具體實施例方式圖2展示包括在導體3上產(chǎn)生經(jīng)采集電壓Vhrv的能量采集器2的電路10-1。(Vhrv為由對由例如電感或壓電電采集器等采集器產(chǎn)生的AC能量進行整流的合適整流器產(chǎn)生的DC電壓，或為直接由例如溫差電堆采集器或太陽能電池采集器產(chǎn)生的DC電壓。)導體3連接到濾波電容器CO的一個端子且還連接到常規(guī)升壓轉(zhuǎn)換器7-2的輸入。電容器CO的另一端子耦合到接地。升壓轉(zhuǎn)換器7-2可被認為是控制經(jīng)采集的能量從導體4到電池/超級電容器6及/或負載的流動的電力管理電路。升壓轉(zhuǎn)換器7-2包括耦合在導體3與導體4之間的電感器L0。如在圖I中，圖2中的導體4連接到開關(guān)SO的一個端子且連接到二極管DO的陽極。開關(guān)SO的另一端子連接到接地。二極管DO的陰極通過輸出導體5連接到電池或超級電容器6(下文簡稱為電池 6)的(+)端子。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，額外開關(guān)SOa耦合在接地與限流電阻器Rs的一個端子之間。限流電阻器Rs的第二端子連接到導體4。限流電阻器Rs可具有幾兆歐姆的電阻。開關(guān)SO及SOa由合適的升壓控制電路(隨后描述)控制，所述合適的升壓控制電路比較Vbat與VBAT(max)以確定電池6是否被充滿。所述升壓控制器電路還確定Vtov是否大于乂^。應(yīng)理解，濾波電容器CO通?？删哂屑sIilF的電容。因此，即使從采集器2得到的電力非常低，如果濾波電容器CO經(jīng)充電且開關(guān)SO接著閉合，那么非常大的電流浪涌也將會由電容器CO供應(yīng)通過電感器LO。大浪涌電流將可能毀壞或嚴重損壞電感器LO。注意，圖I中的開關(guān)SO為大的低電阻開關(guān)，且可能提供用于開關(guān)SO的MOS晶體管實施方案的柵極驅(qū)動器電路。在此情形下，作為對如圖2中提供限流電阻器Rs及開關(guān)SOa的替代方案，柵極驅(qū)動器電路可限制晶體管開關(guān)的柵極驅(qū)動電壓以提供開關(guān)SO的較高的ON電阻。在此情形下，當電池6被充滿時，開關(guān)SO可為閉合的且其較高的ON電阻將防止電池6的過度充電且還防止來自濾波電容器CO的電流浪涌對電感器LO的損壞。圖3展示本發(fā)明的另一實施例。如在圖2中，圖3中的電路10-2包括在導體3上產(chǎn)生經(jīng)采集電壓Vhrv的能量采集器2。導體3連接到濾波電容器CO的一個端子且還連接到常規(guī)升壓轉(zhuǎn)換器7-3的輸入。電容器CO的另一端子連接到接地。升壓轉(zhuǎn)換器7-3可被認為是控制經(jīng)采集的能量從導體4到電池6及/或負載的流動的電力管理電路。升壓轉(zhuǎn)換器7-3包括耦合在導體3與導體4之間的電感L0。導體4連接到開關(guān)SO的一個端子且連接到二極管DO的陽極。開關(guān)SO的另一個端子連接到接地。二極管DO的陽極通過輸出導體5連接到電池6的⑴端子。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，圖3中的開關(guān)SI耦合在接地與限流電阻器Rs的一個端子之間。限流電阻器Rs的第二端子連接到導體3。升壓器控制電路15-1具有連接到開關(guān)SI的控制端子的輸出20及連接到開關(guān)SO的控制端子的另一輸出22。升壓器控制電路15-1具有經(jīng)連接以接收導體3上的采集器輸出電壓Vhrv、導體5上的電池電壓Vbat及表示Vbat的充滿值的參考電壓
Vbat (max) 的輸入。開關(guān)SO及SI由升壓控制電路15-1控制，升壓控制電路15-1比較Vbat與VBAT(max)以確定電池6是否被充滿。如果電池6被充滿，那么升壓控制電路15-1還確定Vhrv是否大于VBAT。升壓器控制電路15-1根據(jù)圖5的流程圖操作。參考圖5中的決策框31，升壓控制電路15-1確定=(I)Vhrv是否大于Vbat且⑵Vbat是否大于或等于VBAT(max)。如果此確定是肯定的，那么升壓控制電路15-1維持開關(guān)SO斷開，且還維持開關(guān)SI閉合以防止經(jīng)采集電流使充滿的電池6過度充電，且防止由濾波電容器CO供應(yīng)的浪涌電流損壞電感器LO或電池6。維持開關(guān)SI閉合具有以下作用引導存儲在濾波電容器CO中的所有能量及正由采集器2產(chǎn)生的所有能量通過限流電阻器Rs及開關(guān)SI (只要電池6保持充滿)。(應(yīng)了解，在所描述的能量采集應(yīng)用中，存儲在濾波電容器CO中的能量的量及正由采集器2產(chǎn)生的能量的量是相對低的，所以開關(guān)SI被其中的電流損壞的風險是很小的。然而，如果升壓轉(zhuǎn)換器7-3的輸入連接到充分大的能源，那么開關(guān)SI將被損毀。)圖5的算法從框32轉(zhuǎn)到?jīng)Q策框31的入口點且繼續(xù)監(jiān)測Vbat的值。如果決策框31的確定是否定的，那么升壓控制電路15-1確定Vbat是否超過VBAT(max)，如決策框33中所指示。如果決策框33中的確定是肯定的，那么升壓控制電路15-1轉(zhuǎn)到框34且保持開關(guān)SO斷開及開關(guān)S I閉合且返回到?jīng)Q策框31的入口點。·如果決策框33的確定是否定的，那么升壓控制電路15-1轉(zhuǎn)到?jīng)Q策框35且確定Vbat是否幾乎等于Vbat0mx)。如果此決策是肯定的，那么升壓控制電路15-1以減小的工作循環(huán)操作開關(guān)SO且保持開關(guān)SI斷開，以減少通過電感器LO的電流量；所述算法接著返回到?jīng)Q策框31的入口點。如果決策框35的確定是否定的，那么升壓控制電路15-1以正常工作循環(huán)操作開關(guān)S0，且保持開關(guān)SI斷開(如框37中所指示)以允許濾波電容器CO被充電到Vhrv且還允許電池6的正常充電。接著，升壓控制電路15-1轉(zhuǎn)到?jīng)Q策框38且確定Vhrv是否小于但幾乎等于VBAT。如果此確定是肯定的，那么升壓控制電路15-1維持開關(guān)SO斷開且維持開關(guān)SI閉合(如框39中所指示)以防止電池6的進一步充電；升壓控制電路15-1接著返回到?jīng)Q策框31的入口點。如果決策框38的確定是否定的，那么所述算法允許開關(guān)SO的正常工作循環(huán)操作繼續(xù)且返回到?jīng)Q策框31的入口點。應(yīng)理解，圖5的流程圖也適用于用于控制圖2中的開關(guān)SO及SOa的升壓控制電路的操作(如果框32、34及35中的開關(guān)“SI”由開關(guān)“SOa”替代)。圖4展示與圖3中的電路10-2相同的電路10-3，但其中具有升壓器控制電路15_2中的進一步細節(jié)。升壓器控制電路15-2包括比較器12，其(-)輸入經(jīng)連接以接收導體3上的Vhrv且其⑴輸入經(jīng)耦合以經(jīng)由導體50接收比較器13的輸出，比較器13的⑴輸入耦合到Vbat且其㈠輸入經(jīng)耦合以接收Vbat0mx)。比較器12的輸出通過導體20連接到開關(guān)SI的控制端子。放大器17的(-)輸入經(jīng)耦合以接收導體5上的當前電池電壓Vbat且其(+)輸入經(jīng)耦合以接收導體16上的參考電壓VBAT(max)。放大器17的輸出可連接到常規(guī)脈寬調(diào)制(PWM)電路42的輸入，常規(guī)脈寬調(diào)制(PWM)電路42的輸出通過導體22連接到開關(guān)SO的控制端子。PWM電路42響應(yīng)于由放大器17產(chǎn)生的輸出電壓而控制開關(guān)SO的工作循環(huán)，以隨著Vbat接近于VBAT(max)而減小開關(guān)SO的工作循環(huán)。PWM電路42通常(但不總是)經(jīng)耦合以接收合適頻率的時鐘信號(未圖示)。所描述的發(fā)明通過提供簡單、經(jīng)濟的電池過度充電保護且還通過避免對能量采集系統(tǒng)的電力管理電路中的電感器及/或其它電路組件的損壞而提供能量采集系統(tǒng)的改善的可靠性。 本文希望涵蓋具有在具有所有此類特征或步驟或僅具有一些此類特征或步驟的實例實施例的背景下描述的特征或步驟中的一者或一者以上的不同組合的實施例。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人 員將了解，許多其它實施例及變化在所主張的發(fā)明的范圍內(nèi)也是可能的。
權(quán)利要求
1.一種能量采集系統(tǒng)，其包含 能量采集器，其用于產(chǎn)生經(jīng)采集電壓； 能量管理電路，其用于將所述經(jīng)采集電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，所述能量管理電路包括電感器，所述電感器具有經(jīng)耦合以接收所述經(jīng)采集電壓的第一端子及耦合到第一開關(guān)的第一端子的第二端子； 能量存儲裝置，其經(jīng)耦合以接收所述輸出電壓 '及 在所述能量管理電路中的保護電路，其用于在所述能量存儲裝置被充滿的情況下將由所述能量采集器產(chǎn)生的電流進行分流而遠離所述能量存儲裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的能量采集系統(tǒng)，其中所述能量管理電路包括耦合到所述第一開關(guān)的控制端子的控制電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的能量采集系統(tǒng)，其中所述能量管理電路包括與所述能量采集器并聯(lián)耦合以執(zhí)行所述分流的第二開關(guān)，所述第二開關(guān)具有耦合到所述控制電路以控制所述分流的控制端子。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的能量采集系統(tǒng)，其中所述第二開關(guān)的第一端子耦合到第一參考電壓，所述第二開關(guān)的第二端子耦合到限流電阻器的第一端子，且所述限流電阻器的第二端子耦合到所述電感器的所述第一端子。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的能量采集系統(tǒng)，其中所述控制電路經(jīng)耦合以接收所述經(jīng)采集電壓及所述輸出電壓且操作以比較所述輸出電壓與最大能量存儲裝置參考電壓，以確定所述能量存儲裝置是否被充滿，且還操作以在所述能量存儲裝置被充滿的情況下維持所述第一開關(guān)斷開且所述第二開關(guān)閉合，以將由所述能量采集器產(chǎn)生的所述電流進行分流而遠離所述電感器及所述能量存儲裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的能量采集系統(tǒng)，其中所述控制電路操作以比較所述經(jīng)采集電壓與所述輸出電壓，在所述經(jīng)采集電壓小于所述輸出電壓的情況下，維持所述第二開關(guān)斷開且操作所述第一開關(guān)，以通過所述能量管理電路實現(xiàn)所述經(jīng)采集電壓的升高。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的能量采集系統(tǒng)，其中所述控制電路操作以在所述經(jīng)采集電壓小于所述輸出電壓且所述能量存儲裝置小于被充滿的情況下維持所述第一及第二開關(guān)斷開。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的能量采集系統(tǒng)，其中所述控制電路包括比較器，所述比較器具有經(jīng)耦合以接收所述經(jīng)采集電壓的第一輸入、經(jīng)耦合以接收指示所述能量存儲裝置被充滿的電壓的第二輸入及耦合到所述第二開關(guān)的所述控制端子的輸出，且其中所述控制電路包括放大器，所述放大器具有經(jīng)耦合以接收所述輸出電壓的第一輸入、經(jīng)耦合以接收所述最大能量存儲裝置參考電壓的第二輸入，及通過脈寬調(diào)制電路耦合到所述第一開關(guān)的所述控制端子的輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的能量采集系統(tǒng)，其中所述能量管理電路包括與所述第一開關(guān)并聯(lián)耦合以執(zhí)行所述分流的第二開關(guān)，所述第二開關(guān)具有耦合到所述控制電路以控制所述分流的控制端子，其中所述第二開關(guān)的第一端子耦合到第一參考電壓且所述第二開關(guān)的第二端子耦合到所述電感器的所述第二端子。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的能量采集系統(tǒng)，其中所述限流電阻器將所述第二開關(guān)的所述第二端子耦合到所述電感器的所述第二端子，且其中所述控制電路經(jīng)耦合以接收所述經(jīng)采集電壓及所述輸出電壓且操作以比較所述輸出電壓與最大能量存儲裝置參考電壓，以確定所述能量存儲裝置是否被充滿，且還操作以在所述能量存儲裝置被充滿的情況下維持所述第一開關(guān)斷開且所述第二開關(guān)閉合，以將由所述能量采集器產(chǎn)生的所述電流進行分流而遠離所述能量存儲裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的能量采集系統(tǒng)，其中所述控制電路操作以比較所述經(jīng)采集電壓與所述輸出電壓，且在所述經(jīng)采集電壓小于所述輸出電壓的情況下，維持所述第二開關(guān)斷開且操作所述第一開關(guān)以通過所述能量管理電路實現(xiàn)所述經(jīng)采集電壓的升高。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的能量采集系統(tǒng)，其中所述能量管理電路包括耦合在所述電感器的所述第二端子與所述輸出電壓之間的整流元件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的能量采集系統(tǒng)，其中所述能量管理電路包括升壓轉(zhuǎn)換器。
14.一種用于從能量采集器采集能量以產(chǎn)生經(jīng)采集電壓的方法，所述方法包含 通過能量管理電路將所述經(jīng)采集電壓轉(zhuǎn)換為施加到能量存儲裝置的輸出電壓，所述能量管理電路包括電感器，所述電感器包括經(jīng)耦合以接收所述經(jīng)采集電壓的第一端子及耦合到第一開關(guān)的第一端子的第二端子； 在所述能量存儲裝置未被充滿的情況下，通過所述能量管理電路將由所述能量采集器產(chǎn)生的電流傳送到所述能量存儲裝置；及 在所述能量存儲裝置被充滿的情況下，將由所述能量采集器產(chǎn)生的所述電流進行分流而遠離所述能量存儲裝置以避免使所述能量存儲裝置過度充電。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其包括將由所述能量采集器產(chǎn)生的所述電流進行分流而遠離所述電感器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述分流步驟包括通過限流電阻器及與所述能量采集器并聯(lián)耦合的第二開關(guān)將所述電感器的所述第一端子耦合到參考電壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述分流步驟包括通過限流電阻器及第二開關(guān)將所述電感器的第二端子耦合到參考電壓。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其包括操作控制電路以在所述經(jīng)采集電壓大于所述輸出電壓的情況下維持所述第一開關(guān)斷開且所述第二開關(guān)閉合。
19.一種用于從能量采集器采集能量以產(chǎn)生DC經(jīng)采集電壓的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含 用于通過能量管理電路將所述經(jīng)采集電壓轉(zhuǎn)換為施加到能量存儲裝置的輸出電壓的構(gòu)件，所述能量管理電路包括電感器，所述電感器具有經(jīng)耦合以接收所述經(jīng)采集電壓的第一端子及耦合到第一開關(guān)的第一端子的第二端子； 用于在所述能量存儲裝置未被充滿的情況下通過所述能量管理電路將由所述能量采集器產(chǎn)生的電流傳送到所述能量存儲裝置的構(gòu)件；及 用于在所述能量存儲裝置被充滿的情況下將由所述能量采集器產(chǎn)生的所述電流進行分流而遠離所述能量存儲裝置以避免使所述能量存儲裝置過度充電的構(gòu)件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電力管理電路(7-2、3、4)，其用于將經(jīng)采集電壓(Vhrv)轉(zhuǎn)換為施加到電池(6)的輸出電壓(VBAT)，所述電力管理電路(7-2、3、4)包括電感器(LO)，所述電感器(LO)具有經(jīng)耦合以接收所述經(jīng)采集電壓(Vhrv)的第一端子(3)及耦合到第一開關(guān)(SO)的第一端子的第二端子。所述電力管理電路在所述電池(6)未被充滿的情況下將由能量采集器(2)產(chǎn)生的電流傳送到所述電池，且在所述電池被充滿的情況下將所述電流進行分流而遠離所述電池(6)以避免過度充電。
文檔編號H02J7/00GK102763303SQ201080063995
公開日2012年10月31日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月17日
發(fā)明者凱文·A·斯庫恩斯, 瓦迪姆·V·伊萬諾夫 申請人:德州儀器公司