mggen、SI ?S4、LI 構(gòu)成了 PRU。
[0094]原理:Ctrl接高電平，配置成傳統(tǒng)同步整流BUCK-B00ST升降壓型D⑶C工作模式，具體見(jiàn)圖15.
[0095]如圖16,Ctrl接低電平,配置成能量回收模式。因?yàn)锽uck-boost拓?fù)?VE可能比VDD大，也可能比VE比VDD小。當(dāng)VE比VDD大，timing對(duì)應(yīng)圖3，當(dāng)VE比VDD小，timing對(duì)應(yīng)圖13.原理不重復(fù)描述。
[0096]當(dāng)VE比較低的時(shí)候，同時(shí)當(dāng)CL上能量回收導(dǎo)致VDD比VE還要低的時(shí)候，此時(shí)開(kāi)關(guān)SI及S2由于VE的低電壓，打開(kāi)不是那么充分，這會(huì)影響回收能量的效率，為了解決這個(gè)問(wèn)題，需要在驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管SI及S2時(shí)加上自舉電路來(lái)提供驅(qū)動(dòng)電壓。結(jié)構(gòu)如圖16所示。
[0097]惟以上所述者，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，舉凡熟悉此項(xiàng)技藝的專(zhuān)業(yè)人士。在了解本發(fā)明的技術(shù)手段之后，自然能依據(jù)實(shí)際的需要，在本發(fā)明的教導(dǎo)下加以變化。因此凡依本發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所作的同等變化與修飾，都應(yīng)仍屬本發(fā)明專(zhuān)利涵蓋的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電源管理系統(tǒng),其特征在于,包括: 電源管理器，用于把電源管理系統(tǒng)的輸入端的能量傳遞至輸出端； 能量回收單元，用于把電源管理系統(tǒng)輸出端電容上的能量回收至電源管理系統(tǒng)的輸入端; Ctrl端口，用于控制電源管理器與能量回收單元的工作狀態(tài)，控制原理為:當(dāng)Ctrl端口的控制信號(hào)為高電平時(shí)，電源管理器開(kāi)啟工作，能量回收單元被關(guān)掉；當(dāng)Ctrl端口的控制信號(hào)為低電平時(shí)，控制能量回收單元開(kāi)啟工作，電源管理器被關(guān)掉。
2.如權(quán)利要求1所述的電源管理系統(tǒng)，其特征在于，所述能量回收單元PowerRecovery Unit包括:時(shí)序產(chǎn)生器timing Gen、電感LI和四個(gè)開(kāi)關(guān)，四個(gè)分別為開(kāi)關(guān)S1、開(kāi)關(guān)S2、開(kāi)關(guān)S3、開(kāi)關(guān)S4 ； 其連接關(guān)系為: 開(kāi)關(guān)S1、開(kāi)關(guān)S2、開(kāi)關(guān)S3、開(kāi)關(guān)S4的控制端均與時(shí)序產(chǎn)生器timing Gen相接； 開(kāi)關(guān)SI的第一導(dǎo)通端al與電感LI的一端相接，第二導(dǎo)通端bl與電源管理器的電池E連接； 開(kāi)關(guān)S2的第一導(dǎo)通端a2接地，第二導(dǎo)通端b2與電感LI的一端相接； 開(kāi)關(guān)S3的第一導(dǎo)通端a3接地，第二導(dǎo)通端b3與電感LI的另一端相接； 開(kāi)關(guān)S4的第一導(dǎo)通端a4與電感LI的另一端相接，第二導(dǎo)通端b4與電源控制器的負(fù)載相接； 時(shí)序產(chǎn)生器timing Gen的另一端與電源控制器的Ctrl端口連接； 其工作關(guān)系為: 當(dāng)Ctrl端口高電平時(shí)，時(shí)序產(chǎn)生器timing Gen不工作，S1、S2、S3及S4斷開(kāi)； 當(dāng)Ctrl端口低電平時(shí)，時(shí)序產(chǎn)生器timing Gen工作，產(chǎn)生開(kāi)關(guān)SI?S4的控制信號(hào)，電源控制器的負(fù)載電容CL上的電能經(jīng)電感LI和開(kāi)關(guān)SI?S4被回收到電源管理器的電池E0
3.如權(quán)利要求2所述的電源管理系統(tǒng)，其特征在于，所述能量回收單元PowerRecovery Unit的工作原理如下: 充電階段Tl，S2、S4開(kāi)啟，S1、S3關(guān)斷； 放電階段T2，S2、S4關(guān)斷，S1/S3與S2/S4非交疊地開(kāi)啟； 整個(gè)能量回收過(guò)程結(jié)束，開(kāi)關(guān)SI?S4都關(guān)斷； 上述四個(gè)開(kāi)關(guān)中任一開(kāi)關(guān)開(kāi)啟即該開(kāi)關(guān)的第一導(dǎo)通端與其第二導(dǎo)通端連接，任一開(kāi)關(guān)關(guān)斷即該開(kāi)關(guān)的第一導(dǎo)通端與第二導(dǎo)通端斷開(kāi)。
4.如權(quán)利要求1所述的電源管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電源管理系統(tǒng)包括電池E、電源管理器Power Manager、負(fù)載電容CL、負(fù)載Load和能量回收單兀Power Recovery Unit,且電池E、電源管理器Power Manager、負(fù)載電容CL依次連接,負(fù)載Load與負(fù)載電容CL呈并聯(lián)關(guān)系， 該Ctrl端口與能量回收單兀Power Recovery Unit和電源管理器Power Manager連接，由Ctrl端口控制能量回收單元Power Recovery Unit和電源管理器Power Manager的工作狀態(tài)； 電源電壓VE大于等于負(fù)載點(diǎn)VDD電壓的情況下，S3恒斷、S4恒啟，其控制關(guān)系為: 當(dāng)Ctrl高電平時(shí)，電源管理器Power Manager開(kāi)啟工作，能量回收單元PowerRecovery Unit被關(guān)掉，E的電能經(jīng)過(guò)Power Manager對(duì)Load供給； 當(dāng)Ctrl低電平時(shí)，電源管理器Power Manager被關(guān)掉，回收單兀Power Recovery Unit在Ctrl端口的控制下把負(fù)載電容CL上的電能回收到電池E上；具體的回收過(guò)程為: 充電階段Tl，S2開(kāi)啟、SI關(guān)斷；負(fù)載電容CL經(jīng)LI及S2對(duì)地形成通路，負(fù)載電容CL對(duì)電感LI預(yù)充電，充電中負(fù)載點(diǎn)VDD電壓下降，負(fù)載電容CL上的能量部分轉(zhuǎn)移到電感中，當(dāng)電感LI中電流達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，S2關(guān)斷，Tl結(jié)束； 放電階段T2，S2關(guān)斷后SI非交疊地開(kāi)啟，負(fù)載電容CL經(jīng)LI及SI對(duì)VE形成通路，電感中的電流減小，在整個(gè)T2過(guò)程，電感LI中的能量轉(zhuǎn)移到電源E，同時(shí)，負(fù)載點(diǎn)VDD電壓也往下降，負(fù)載電容CL上的能量也部分轉(zhuǎn)移到電源E，當(dāng)電感LI中的電流降低到O時(shí)，T2結(jié)束； T2結(jié)束后S2馬上開(kāi)啟，重復(fù)之前Tl及T2的過(guò)程，直到負(fù)載電容CL上負(fù)載點(diǎn)VDD電壓降低到0，同時(shí)電感電流中電流也為O為止，整個(gè)能量回收過(guò)程結(jié)束，開(kāi)關(guān)SI?S4都關(guān)斷；上述負(fù)載電容CL包括電源管理器輸出點(diǎn)的去I禹電容、輸出端寄生電容及電路內(nèi)部寄生電容；負(fù)載Load包括所有電子設(shè)備。
5.如權(quán)利要求4所述的電源管理系統(tǒng)，其特征在于，電源管理器PowerManager為線性穩(wěn)壓器LDO。
6.如權(quán)利要求4所述的電源管理系統(tǒng)，其特征在于，電源管理器PowerManager為降壓變換電路BUCK。
7.如權(quán)利要求1所述的電源管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電源管理系統(tǒng)包括電池E、電源管理器Power Manager、負(fù)載電容CL、負(fù)載Load和能量回收單兀Power Recovery Unit,且電池E、電源管理器Power Manager、負(fù)載電容CL依次連接,負(fù)載Load與負(fù)載電容CL呈并聯(lián)關(guān)系， 該Ctrl端口與能量回收單兀Power Recovery Unit和電源管理器Power Manager連接，由Ctrl端口控制能量回收單元Power Recovery Unit和電源管理器Power Manager的工作狀態(tài)； 電源電壓VE小于負(fù)載點(diǎn)VDD電壓的情況下，S2恒斷、SI恒啟，其控制關(guān)系為: 當(dāng)Ctrl高電平時(shí)，電源管理器Power Manager開(kāi)啟工作，能量回收單元PowerRecovery Unit被關(guān)掉，E的電能經(jīng)過(guò)Power Manager對(duì)Load供給； 當(dāng)Ctrl低電平時(shí)，電源管理器Power Manager被關(guān)掉，回收單兀Power Recovery Unit在Ctrl端口的控制下把負(fù)載電容CL上的電能回收到電池E上；具體的回收過(guò)程為: 充電階段Tl，S4開(kāi)啟、S3關(guān)斷；負(fù)載電容CL經(jīng)LI及S4對(duì)電池E形成通路，負(fù)載電容CL對(duì)電感LI預(yù)充電，充電中負(fù)載點(diǎn)VDD電壓下降，負(fù)載電容CL上的能量部分轉(zhuǎn)移到電感LI中，當(dāng)電感LI中電流達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，S4關(guān)斷，Tl結(jié)束； 放電階段T2，S4關(guān)斷后S3非交疊地開(kāi)啟，地經(jīng)LI及S3對(duì)VE形成通路，電感中的電流減小，在整個(gè)T2過(guò)程，電感LI中的能量轉(zhuǎn)移到電源E，同時(shí)，負(fù)載點(diǎn)VDD電壓維持不變，當(dāng)電感LI中的電流降低到O時(shí)，T2結(jié)束； T2結(jié)束后S4馬上開(kāi)啟，重復(fù)之前Tl及T2的過(guò)程，直到負(fù)載電容CL上負(fù)載點(diǎn)VDD電壓降低到VE為止，此時(shí)時(shí)序產(chǎn)生器timing Gen繼續(xù)控制，直到負(fù)載點(diǎn)VDD電壓降低為0，整個(gè)能量回收過(guò)程結(jié)束，所有開(kāi)關(guān)SI?S4都關(guān)斷； 上述負(fù)載電容CL包括電源管理器輸出點(diǎn)的去I禹電容、輸出端寄生電容及電路內(nèi)部寄生電容；負(fù)載Load包括所有電子設(shè)備。
8.如權(quán)利要求7所述的電源管理系統(tǒng)，其特征在于，電源管理器PowerManager為升壓電路BOOST。
9.如權(quán)利要求7所述的電源管理系統(tǒng)，其特征在于，電源管理器PowerManager為升降壓電路BUCK-B00ST，當(dāng)Ctrl低電平且電源電壓VE小于負(fù)載點(diǎn)VDD電壓時(shí)，采用如權(quán)利要求7所述的控制方法，當(dāng)Ctrl高電平時(shí)，開(kāi)關(guān)SI?S4都關(guān)斷。
10.如權(quán)利要求4所述的電源管理系統(tǒng)，其特征在于，電源管理器PowerManager為升降壓電路BUCK-B00ST，當(dāng)Ctrl低電平且電源電壓VE大于等于負(fù)載點(diǎn)VDD電壓時(shí)，采用如權(quán)利要求4所述的控制方法，當(dāng)Ctrl高電平時(shí)，開(kāi)關(guān)SI?S4都關(guān)斷。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種能量回收單元及包含該能量回收單元的電源管理系統(tǒng)，通過(guò)能量回收單元對(duì)電容CL上電能進(jìn)行回收，其中端口Ctrl是控制整個(gè)電路工作狀態(tài)的，如果Ctrl被置高電平，傳統(tǒng)電源管理器工作，能量回收單元不工作；如果Ctrl被置低電平，傳統(tǒng)電源管理器不工作，能量回收單元工作。本發(fā)明能回收電源去耦電容、輸出端寄生電容及電路內(nèi)部寄生電容上的能量，因此延長(zhǎng)了電池的續(xù)航能力。本發(fā)明綠色環(huán)保，高效。在傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、新能源領(lǐng)域?qū)?huì)得到廣闊的應(yīng)用前景。
【IPC分類(lèi)】H02M3-06
【公開(kāi)號(hào)】CN104811031
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410461224
【發(fā)明人】陳鋒
【申請(qǐng)人】杭州硅星科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2014年9月11日