技術特征：

1.一種壓電能量收集系統(tǒng)，其特征在于：包括壓電能量收集器、有源整流器、Buck-Boost變換器、異步控制電路、自啟動預充電電路、峰值檢測電路、電感輸入端電壓過零檢測電路、V_DD端能量存儲單元、V_DD端能量存儲單元的充電電流過零檢測電路、V_ST端能量存儲單元、V_ST端能量存儲單元的充電電流過零檢測電路、存儲單元間能量轉換電路、LDO穩(wěn)壓電路、V_DD的內部穩(wěn)壓電路和低功耗基準電流源及參考電壓產生電路；所述Buck-Boost變換器包括第一電感、輸入端開關、第一開關、第二開關、V_DD端開關和V_ST端開關，輸入端開關的一端作為Buck-Boost變換器的輸入端，輸入端開關的另一端連接第一電感的輸入端子，第一電感的輸入端子經(jīng)第一開關與地線相連，第一電感的輸出端子經(jīng)第二開關與地線相連，V_DD端開關的一端連接第一電感的輸出端子，V_DD端開關的另一端作為V_DD電壓輸出端，V_ST端開關的一端連接第一電感的輸出端子，V_ST端開關的另一端作為V_ST電壓輸出端；壓電能量收集器的輸出信號V_P接入有源整流器的輸入端，有源整流器的輸出信號V_R接入自啟動預充電電路的輸入端、Buck-Boost變換器的輸入端以及峰值檢測電路的輸入端，自啟動預充電電路的兩個輸出端分別連接V_DD端能量存儲單元和異步控制電路的UVLO輸入端，Buck-Boost變換器的V_DD電壓輸出端連接V_DD端能量存儲單元，Buck-Boost變換器的V_ST電壓輸出端連接V_ST端能量存儲單元，LDO穩(wěn)壓電路的輸入端和存儲單元間能量轉換電路的輸入端分別連接V_ST端能量存儲單元，LDO穩(wěn)壓電路的輸出信號UVLO_VST、V_DD的內部穩(wěn)壓電路的輸出信號UVLO_VDD以及自啟動預充電電路的輸出信號UVLO分別接入存儲單元間能量轉換電路的輸入端，存儲單元間能量轉換電路的輸出端連接V_DD端能量存儲單元，峰值檢測電路的輸出端連接異步控制電路的V_peak信號輸入端，電感輸入端電壓過零檢測電路輸入端接入第一電感的輸入端子電壓V_LX1，電感輸入端電壓過零檢測電路的輸出端連接異步控制電路的ZVD信號輸入端，V_DD端能量存儲單元的充電電流過零檢測電路的輸入端分別接入第一電感的輸出端子電壓V_LX2和Buck-Boost變換器的V_DD電壓，V_DD端能量存儲單元的充電電流過零檢測電路的輸出端連接異步控制電路的ZCD_VDD信號輸入端，V_DD的內部穩(wěn)壓電路的輸入端接入V_DD電壓，V_DD的內部穩(wěn)壓電路的輸出端連接異步控制電路的UVLO_VDD信號輸入端，V_ST端能量存儲單元的充電電流過零檢測電路的輸入端接入V_DD電壓、V_ST電壓以及第一電感的輸出端子電壓V_LX2，V_ST端能量存儲單元的充電電流過零檢測電路的輸出端連接異步控制電路的max、ZCD_{Vst_P}、ZCD_Vst1和ZCD_Vst2信號輸入端，異步控制電路的輸出端輸出Buck-Boost變換器的一組開關信號，低功耗基準電流源及參考電壓產生電路為各個電路單元提供偏置電流，并為LDO穩(wěn)壓電路提供穩(wěn)定的參考電壓。

2.根據(jù)權利要求1所述一種壓電能量收集系統(tǒng)，其特征在于：所述有源整流器包括全波整流橋、最大電壓選擇電路以及有源二極管，最大電壓選擇電路包括第一～第三開關管，有源二極管包括遲滯比較器和第四開關管，且第一～第四開關管均為PMOS管；全波整流橋的輸入端接入壓電能量收集器的輸出信號V_P，全波整流橋的輸出信號V接入第一開關管的漏極、第二開關管的柵極、第三開關的源極和第四開關管的漏極，第一～第四開關管的溝道均連到第一開關管的源極，第一開關管的源極連接第二開關管的源極，第三開關管的柵極連接第三開關管的漏極，第一開關管的柵極、第二開關管的漏極、第三開關管的漏極和第四開關管的源極分別作為有源整流器的輸出端，輸出信號V_R，遲滯比較器的正輸入端接入信號V_R，遲滯比較器的負輸入端接入信號V，遲滯比較器的輸出端連接第四開關管的柵極，遲滯比較器的電源端連接第四開關管的溝道。

3.根據(jù)權利要求1所述一種壓電能量收集系統(tǒng)，其特征在于：所述V_DD端能量存儲單元的充電電流過零檢測電路包括環(huán)形振蕩器、第一施密特觸發(fā)器、動態(tài)鎖存比較器、第二施密特觸發(fā)器和第一上升沿脈沖檢測電路；環(huán)形振蕩器的使能端接入V_DD端能量存儲單元的充電狀態(tài)信號，當V_DD端能量存儲單元的充電路徑導通時，環(huán)形振蕩器啟動，第一施密特觸發(fā)器輸入端連接環(huán)形振蕩器的輸出端，第一施密特觸發(fā)器的輸出端連接動態(tài)鎖存比較器的時鐘信號端，動態(tài)鎖存比較器的使能端接入第一開關的開關信號，動態(tài)鎖存比較器的兩個輸入端分別接入第一電感的輸出端子電壓V_LX2和V_DD電壓，第二施密特觸發(fā)器的輸入端連接動態(tài)鎖存比較器的輸出端，第二施密特觸發(fā)器的輸出端連接第一上升沿脈沖檢測電路的輸入端，第一上升沿脈沖檢測電路的輸出端連接異步控制電路的ZCD_VDD信號輸入端。

4.根據(jù)權利要求1所述一種壓電能量收集系統(tǒng)，其特征在于：所述V_ST端能量存儲單元的充電電流過零檢測電路包括第一PMOS輸入對的遲滯比較器、第一NMOS輸入對的遲滯比較器、第二NMOS輸入對的遲滯比較器、V_DD與V_ST電壓比較器、第三～第五施密特觸發(fā)器、第二～第四上升沿脈沖檢測電路、RS觸發(fā)器、第一～第三非門以及第一～第二與非門；第一PMOS輸入對的遲滯比較器的兩個輸入端分別接入V_ST電壓和第一電感的輸出端子電壓V_LX2，第三施密特觸發(fā)器的輸入端連接第一PMOS輸入對的遲滯比較器的輸出端，第三施密特觸發(fā)器的輸出端連接第二上升沿脈沖檢測電路的輸入端，第二上升沿脈沖檢測電路的輸出端連接異步控制電路的ZCD_{Vst_P}信號輸入端，第一PMOS輸入對的遲滯比較器的使能端接入V_ST端能量存儲單元的充電狀態(tài)信號，當V_ST端能量存儲單元的充電路徑啟動時，第一PMOS輸入對的遲滯比較器工作；第一NMOS輸入對的遲滯比較器的兩個輸入端分別接入V_ST電壓和第一電感的輸出端子電壓V_LX2，第四施密特觸發(fā)器的輸入端連接第一NMOS輸入對的遲滯比較器的輸出端，第四施密特觸發(fā)器的輸出端連接第三上升沿脈沖檢測電路的輸入端，第三上升沿脈沖檢測電路的輸出端連接異步控制電路的ZCD_Vst1信號輸入端；第二NMOS輸入對的遲滯比較器的兩個輸入端分別接入V_ST電壓和第一電感的輸出端子電壓V_LX2，第五施密特觸發(fā)器的輸入端連接第二NMOS輸入對的遲滯比較器的輸出端，第五施密特觸發(fā)器的輸出端連接第四上升沿脈沖檢測電路的輸入端，第四上升沿脈沖檢測電路的輸出端連接異步控制電路的ZCD_Vst2信號輸入端；V_DD與V_ST電壓比較器的兩個輸入端分別接入V_DD電壓和V_ST電壓，V_DD與V_ST電壓比較器的輸出端連接第一非門的輸入端，第一非門的輸出端連接第二非門的輸入端，第二非門的輸出端連接異步控制電路的max信號輸入端，第一與非門的兩個輸入端分別連接第二非門的輸出端和第二與非門的一個輸入端，第二與非門的另一輸入端連接第一非門的輸出端；第一與非門的輸出端連接第二NMOS輸入對的遲滯比較器的使能端，當?shù)谝慌c非門輸出低電平時，第二NMOS輸入對的遲滯比較器工作，第二與非門的輸出端連接第一NMOS輸入對的遲滯比較器的使能端，當?shù)诙c非門輸出低電平時，第一NMOS輸入對的遲滯比較器工作；V_DD與V_ST電壓比較器的使能端連接第三非門的輸出端，第三非門的輸入端連接RS觸發(fā)器的輸出端，RS觸發(fā)器的S輸入端接入Buck-Boost變換器中第二開關的導通狀態(tài)信號，RS觸發(fā)器的R輸入端接入ZCD信號，當V_DD端能量存儲單元的充電電流過零時，ZCD信號被選為ZCD_VDD信號，當V_ST端能量存儲單元的充電電流過零時，ZCD信號被選為ZCD_VST信號，所述ZCD_VST信號：

${\mathrm{ZCD}}_{VST}=(V_{ST}\>V_{THN})\·{\mathrm{ZCD}}_{Vst\_N}+\stackrel{\‾}{(V_{ST}\>V_{THN})}\·{\mathrm{ZCD}}_{Vst\_P}$

其中，V_THN為第一PMOS輸入對的遲滯比較器的閾值電壓，當V_ST＞V_THN，第一PMOS輸入對的遲滯比較器將一直處于關閉狀態(tài)。

5.根據(jù)權利要求1所述一種壓電能量收集系統(tǒng)，其特征在于：所述存儲單元間能量轉換電路包括電流饑餓型環(huán)形振蕩器、第六施密特觸發(fā)器、16分頻器、第五上升沿脈沖檢測電路、D觸發(fā)器、柵驅動電路、第五開關管、第四非門、第五非門、第一與門以及第一或非門；電流饑餓型環(huán)形振蕩器的輸出端依次經(jīng)第六施密特觸發(fā)器、16分頻器和第五上升沿脈沖檢測電路與D觸發(fā)器的時鐘信號端相連，D觸發(fā)器的D輸入端接入V_DD電壓，D觸發(fā)器的輸出端經(jīng)柵驅動電路與開關管的柵極相連，第五開關管的源極和漏極分別接入V_DD電壓和V_ST電壓，第四非門的輸入端接入UVLO_VST信號，第一與門的兩個輸入端分別連接第四非門的輸出端和UVLO_VDD信號，第一與門的輸出端連接電流饑餓型環(huán)形振蕩器的使能端，第五非門的輸入端接入UVLO_VDD信號，第一或非門的三個輸入端分別連接第五非門的輸出端、UVLO_VST信號和UVLO信號，16分頻器的復位端和D觸發(fā)器的復位端分別連接第一或非門的輸出端。

6.根據(jù)權利要求1所述一種壓電能量收集系統(tǒng)，其特征在于：所述V_DD的內部穩(wěn)壓電路包括第六～第二十一開關管以及第六～第七非門；第六開關管的源極接入V_DD電壓，第六開關管的漏極連接第七開關管的源極，第七開關管的漏極連接第八開關管的源極，第八開關管的漏極連接第九開關管的源極，第九開關管的漏極連接第十開關管的源極，第十開關管的漏極連接第十一開關管的源極，第十一開關管的漏極連接第十二開關管的源極，第十二開關管的漏極連接第十三開關管的源極，第十三開關管的漏極接地，第六～第十三開關管的溝道彼此相連后接入V_DD電壓，第六～第九開關管的柵極均與自身的漏極相連，第十～第十三開關管的柵極彼此相連后接地，第十四、第十五、第十六開關管的源極和溝道均接入V_DD電壓，第十四開關管的柵極連接第十四開關管的漏極和第十五開關管的柵極，第十四開關管的漏極接入偏置電流，第十六開關管的柵極接入V_DD電壓，第十六開關管的漏極連接第十五開關管的漏極和第十七開關管的漏極，第十七開關管的溝道接地，第十八開關管的漏極連接第十五開關管的漏極，第十八開關管的源極連接第二十開關管的漏極，第十九開關管的漏極連接第十七開關管的源極，第十九開關管的源極連接第二十一開關管的漏極，第十八～第二十一開關管的柵極均連接第九開關管的漏極，第十八～第二十一開關管的溝道接地，第二十、第二十一開關管的源極接地，第六非門的輸入端連接第十六開關管的漏極，第七非門的輸入端連接第十七開關管的柵極和第六非門的輸出端，第七非門的輸出端連接異步控制電路的UVLO_VDD信號輸入端。

7.根據(jù)權利要求1所述一種壓電能量收集系統(tǒng)，其特征在于：所述LDO穩(wěn)壓電路包括第二十二～第三十三開關管、第一～第三V_ST電壓檢測電路，NMOS輸入對的折疊共源共柵放大器以及第八非門；第二十三開關管的溝道和源極均接入V_ST電壓，第二十三開關管的漏極連接第二十四開關管的源極，第二十四開關管的漏極連接第二十五開關管的源極，第二十五開關管的漏極連接第二十六開關管的源極，第二十六開關管的漏極連接第二十七開關管的源極，第二十七開關管的漏極連接第二十八開關管的源極，第二十八開關管的漏極連接第二十九開關管的源極，第二十九開關管的漏極連接第三十開關管的源極，第三十開關管的漏極連接第三十一開關管的源極，第二十四～第三十一開關管的溝道彼此連接后接入第二十四開關管的源極，第三十一～第三十三開關管的漏極接地，第三十、第三十二、第三十三開關管的源極彼此相連后接入NMOS輸入對的折疊共源共柵放大器的輸入端，NMOS輸入對的折疊共源共柵放大器的電源端接入V_ST電壓，NMOS輸入對的折疊共源共柵放大器的輸出端連接第二十二開關管的漏極和第二十三開關管的柵極，第二十二開關管的源極和溝道均接入V_ST電壓，第二十二開關管的柵極連接第八非門的輸出端，第一～第三V_ST電壓檢測電路的輸入端均接入V_ST電壓，第一V_ST電壓檢測電路的輸出端連接NMOS輸入對的折疊共源共柵放大器的使能端、第八非門的輸入端和第二十四開關管的柵極，第二V_ST電壓檢測電路的輸出端連接第三十三開關的柵極，第三V_ST電壓檢測電路的出端連接第三十二開關的柵極，第二十四開關管的源極作為LDO穩(wěn)壓電路的輸出端。

8.基于權利要求1所述一種壓電能量收集系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：壓電能量收集器將壓電材料產生的振動能變換為交流電能輸入給有源整流器，有源整流器將交流電能變換為直流能量，并輸出電壓V_R，當V_DD電壓低于電壓閾值a時，有源整流器的輸出能量將通過自啟動預充電電路進入V_DD端能量存儲單元，V_DD電壓不斷增大，一旦V_DD電壓高于電壓閾值b時，自啟動預充電電路關閉，系統(tǒng)進入壓電能量提取模式，有源整流器的輸出能量全部進入Buck-Boost變換器中，根據(jù)峰值檢測電路對有源整流器的輸出電壓V_R峰值的檢測，輸出一個上升沿脈沖到異步控制電路的V_peak信號輸入端，異步控制電路將輸出一組開關信號以導通Buck-Boost變換器中的輸入端開關和第二開關，將有源整流器的輸出能量轉移到第一電感中；根據(jù)電感輸入端電壓過零檢測電路對第一電感輸入端子電壓V_LX1的過零檢測，輸出一個上升沿脈沖到異步控制電路的ZVD信號輸入端，異步控制電路將導通第一開關和V_DD端開關，將第一電感中的能量轉移到V_DD端能量存儲單元中；根據(jù)V_DD端能量存儲單元的充電電流過零檢測電路對V_DD端開關兩端電壓的檢測，輸出一個上升沿脈沖到異步控制電路的ZCD_VDD信號輸入端，異步控制電路將關斷V_DD端開關，導通V_ST端開關；根據(jù)V_DD的內部穩(wěn)壓電路對V_DD電壓的檢測，輸出低電平信號或高電平信號到異步控制電路的UVLO_VDD信號輸入端，使異步控制電路關斷或導通V_DD端開關；根據(jù)V_ST端能量存儲單元的充電電流過零檢測電路對V_ST端開關兩端電壓的檢測，分別輸出四個信號到異步控制電路的max、ZCD_{Vst_P}、ZCD_Vst1和ZCD_Vst2信號輸入端，異步控制電路將關斷V_ST端開關和第一開關；當電壓V_ST高于電壓閾值c時，LDO穩(wěn)壓電路啟動，根據(jù)V_ST電壓的范圍輸出穩(wěn)定的電壓；當存儲單元間能量轉換電路檢測到V_DD的內部穩(wěn)壓電路的輸出信號UVLO_VDD處于高電平、LDO穩(wěn)壓電路的輸出信號UVLO_VST處于低電平，且該電平狀態(tài)持續(xù)了時間d后，建立V_ST端能量存儲單元與V_DD端能量存儲單元的導通路徑。