一種用于能量獲取的雙周期轉(zhuǎn)換電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于能量獲取的雙周期轉(zhuǎn)換電路，由兩級(jí)構(gòu)成，第一級(jí)為負(fù)壓轉(zhuǎn)換器，第二級(jí)為有源二極管；負(fù)壓轉(zhuǎn)換器，將傳感器交流信號(hào)的負(fù)振幅轉(zhuǎn)換為正振幅，其中PMOS采用襯底偏置設(shè)計(jì)，用于降低導(dǎo)通電阻；有源二極管，采用共柵級(jí)比較器結(jié)構(gòu)，在保證增益、帶寬同時(shí)，用于降低系統(tǒng)的電源電壓。本發(fā)明目的在于減少比較器的個(gè)數(shù)，降低整體電路的工作電壓和功耗，提高電壓轉(zhuǎn)換效率和能量轉(zhuǎn)換效率，滿(mǎn)足微能量獲取系統(tǒng)的低壓低功耗的要求。本發(fā)明通過(guò)降低比較器的工作電壓，降低了整體工作電壓，使電路適用于能量獲取系統(tǒng)；兩級(jí)的整流結(jié)構(gòu)可以減少比較器個(gè)數(shù)，降低了整體功耗，提高了能量轉(zhuǎn)換效率；雙周期控制減少了開(kāi)路時(shí)間內(nèi)的能量損失。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種用于能量獲取的雙周期轉(zhuǎn)換電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于能量獲取的雙周期轉(zhuǎn)換電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)無(wú)線(xiàn)技術(shù)和傳感技術(shù)快速發(fā)展，微電子系統(tǒng)尺寸越來(lái)越小，功耗越來(lái)越低。 隨著微電子設(shè)備應(yīng)用環(huán)境的日益復(fù)雜化和應(yīng)用領(lǐng)域的多樣化，人們對(duì)器件各方面的性能提 出了更高的要求，尤其是系統(tǒng)的可持續(xù)性。傳統(tǒng)電池由于壽命短，儲(chǔ)存能量有限以及化學(xué)毒 性污染嚴(yán)重等缺陷，使其在微電子系統(tǒng)的應(yīng)用中受到限制，在一些人類(lèi)無(wú)法到達(dá)，無(wú)法接觸 的環(huán)境下，傳統(tǒng)化學(xué)電池的更換幾乎難以實(shí)現(xiàn)，供電持續(xù)性難以保證。因此，與能量獲取相 關(guān)的微型能源技術(shù)受到廣泛的關(guān)注。相比于傳統(tǒng)的電池供電，能量獲取技術(shù)可以將周?chē)h(huán) 境的能量轉(zhuǎn)換為用電設(shè)備所需的電能，極大地?cái)U(kuò)展了設(shè)備的應(yīng)用范圍。所謂能量獲取是指 利用傳感器，從周?chē)h(huán)境中的光、熱、風(fēng)、振動(dòng)等能量源獲取能量。其中振動(dòng)能普遍存在，具 有相對(duì)高的能量密度，且沒(méi)有污染，因此應(yīng)用最為廣泛。由于能量獲取系統(tǒng)所得到的電能電 壓小、能量密度低、輸出為交流信號(hào)，所以需要采用后續(xù)的接口電路進(jìn)行升壓、整流，才能給 設(shè)備供電。傳統(tǒng)的整流電路是采用二極管整流。普通PN結(jié)二極管的導(dǎo)通電壓在0.7V左右，不 能滿(mǎn)足低壓系統(tǒng)的要求;并且，在集成電路中，單一PN結(jié)有會(huì)有以下問(wèn)題：1)PN結(jié)形成的寄 生雙極器件極易導(dǎo)致閂鎖效應(yīng);2)低轉(zhuǎn)換速度，不適合在MHz的頻率下工作。綜上，出現(xiàn)了二 極管連接的M0S管代替PN結(jié)二極管，可以實(shí)現(xiàn)單向?qū)ǖ墓δ?，同時(shí)解決PN結(jié)二極管的閂鎖 效應(yīng)和低轉(zhuǎn)換速率問(wèn)題;然而，即便可以采用襯底偏置電路，如自舉電容、襯源偏置電路等 方式減小M0S管的閾值電壓，其壓降相比于PN結(jié)二極管有所下降，但依然難以滿(mǎn)足低壓的要 求。有源二極管的出現(xiàn)解決了整流過(guò)程中的壓降問(wèn)題。有源二極管的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)理想二極 管，即在正向偏置時(shí)消除壓降，反向偏置時(shí)完全阻斷電流。
[0003] 現(xiàn)有的有源整流器一般需要較多的比較器，且比較器的工作電壓較高，功耗大，無(wú) 法實(shí)現(xiàn)自供電，無(wú)法滿(mǎn)足能量獲取系統(tǒng)低壓低功耗的要求?，F(xiàn)有的開(kāi)關(guān)控制方式是單周期 控制，在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)期間傳感器的輸出能量浪費(fèi)嚴(yán)重影響了整流器的能量轉(zhuǎn)換效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于能量獲取的雙周期轉(zhuǎn)換電路，旨在解決現(xiàn)有的有 源整流器存在的需要較多比較器，比較器工作電壓較高，功耗大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自供電，無(wú)法滿(mǎn) 足能量獲取系統(tǒng)低壓低功耗的要求，開(kāi)關(guān)控制方式在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)期間傳感器的輸出能量浪費(fèi) 嚴(yán)重影響了整流器能量轉(zhuǎn)換效率的問(wèn)題。
[0005] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種用于能量獲取的雙周期轉(zhuǎn)換電路，所述用于能量獲取 的雙周期轉(zhuǎn)換電路由兩級(jí)構(gòu)成，第一級(jí)為負(fù)壓轉(zhuǎn)換器，第二級(jí)為有源二極管；
[0006] 負(fù)壓轉(zhuǎn)換器，PM0S采用襯底偏置設(shè)計(jì)，用于降低導(dǎo)通電阻，將傳感器交流信號(hào)的負(fù) 振幅轉(zhuǎn)換為正振幅；
[0007] 有源二極管，采用共柵級(jí)比較器結(jié)構(gòu)，在保證增益、帶寬的同時(shí)，用于降低系統(tǒng)的 電源電壓。
[0008] 進(jìn)一步，所述負(fù)壓轉(zhuǎn)換器由PM0S管MP1、MP2和NM0S管MN1、MN2組成；
[0009] 負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的PM0S具有襯底偏置電路，包括MN3、MP3;
[0010] MN1的源端和襯底接地，MN1的漏端為所述負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的正輸入端，MN1的柵端為所 述負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的負(fù)輸入端；
[0011] MN2的源端和襯底接地，MN2的漏端為所述負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的負(fù)輸入端，MN2的柵端為所 述負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的正輸入端；
[0012] MN3的源端連接到GND，MN3的漏端與MP3的漏端和柵端相連，MN3的柵端連接到MP3 的源端，即整體電路的輸出端，MN3的襯底連接到GND;
[0013] MP1的源端連接到負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的正輸入端，MP1的漏端與MP2的漏端相連，作為負(fù)壓 轉(zhuǎn)換器的輸出端，MP1的柵極連接到負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的負(fù)輸入端，MP1的襯底連接到MP3的柵端和 漏立而；
[0014] MP2的源端連接到負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的負(fù)輸入端，MP2的漏端與MP1的漏端相連，作為負(fù)壓 轉(zhuǎn)換器的輸出端，MP2的柵端連接到負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的正輸入端，MP2的襯底與MP1的襯底相連；
[0015] MP3的源端接整個(gè)電路的輸出端，即S3的漏端，MP3的漏端與MN3的漏端相連，MP3的 柵端與MP3的漏端、MN3的漏端相連，MP3的襯底與MP3的源端相連。
[0016] 進(jìn)一步，所述負(fù)壓轉(zhuǎn)換器采用雙周期控制方式，具有兩個(gè)儲(chǔ)能電容及兩個(gè)控制信 號(hào)，可以分時(shí)對(duì)儲(chǔ)能電容充電。
[0017] 進(jìn)一步，所述有源二極管由PM0S管？1、？2、卩3、31、32、33、34，匪03管附』2』3，電阻 R1、R2、RL和電容Cl、C2組成；
[0018] P1的源端為比較器的反相輸入端，P1的柵端與P1的漏端和P2的柵端相連；
[0019] P2的源端作為比較器的正向輸入端，P2的柵端與P1的柵端和P1的漏端相連，P2的 漏端與N2的漏端相連作為比較器的輸出；
[0020] N1的源端與N2的源端都接GND，N1的漏端與P1的漏端和柵端相連，N1的柵端與N2的 柵端相連，共同連接第一級(jí)負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的輸出；
[0021] N 2的源端與N1的源端都接G ND，N 2的漏端與P 2的漏端相連，作為比較器的輸出端， N2的柵端與N1的柵端共同連接第一級(jí)負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的輸出；
[0022] P3的源端連接到P2的源端，P3的漏端接N3的漏端和S2的柵端，P3的柵端接比較器 的輸出，即P2、N2的漏端；
[0023] N3的源端接GND，N3的漏端與P3的漏端相連，N3的柵端接比較器的輸出，即P2、N2的 漏立而；
[0024] S1的源端接負(fù)壓比較器的輸出，即P1的源端，S2的漏端接比較器的正向輸入端即 P2的源端，S2的柵極接比較器的輸出，即P2、N2的漏端；
[0025] S2的源端接R1的一端，R1的另一端接第一級(jí)負(fù)壓比較器的輸出，S2的漏端接C2，C2 的另一端連接到GND，S2的柵端接P3、N3的漏端；
[0026] S3的源端接比較器的正向輸入端，即P2的源端，S3的漏端與RL的一端相連，作為整 個(gè)電路的輸出端，RL的另一端連接到GND，S3的柵端接P3、N3的漏端；
[0027] S4的源端接S2的漏端，S4的漏端與S3的漏端相連，S4的柵端與比較器的輸出，即 P2、N2的漏端相連；
[0028] 有源二極管電路中的PM0S管PI、P2、P3、SI、S2、S3、S4的襯底均連接到各自的源端；
[0029] 有源二極管電路中的NM0S管N1、N2、N3的襯底均連接到GND;
[0030]電容C1的一端連接到GND，一端連接R2，R2的另一端連接到比較器的正輸入端，即 P2的源端。
[0031] 進(jìn)一步，所述有源二極管采用共柵級(jí)結(jié)構(gòu)，第一級(jí)負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的輸出及儲(chǔ)能電容 作為輸入同時(shí)也作為電源。
[0032] 本發(fā)明提供的用于能量獲取的雙周期轉(zhuǎn)換電路，可以有效地將從周?chē)h(huán)境中獲取 的能量轉(zhuǎn)換為可直接為電子設(shè)備供電的直流電壓，完成AC-DC轉(zhuǎn)換，同時(shí)具有較高的能量利 用率，電路由兩級(jí)構(gòu)成，第一級(jí)為負(fù)壓轉(zhuǎn)換器，減少了比較器的個(gè)數(shù)，其中，PM0S采用襯底偏 置設(shè)計(jì)有效降低了導(dǎo)通電阻；第二級(jí)為有源二極管，采用共柵級(jí)比較器結(jié)構(gòu)，在保證增益、 帶寬的同時(shí)，降低了系統(tǒng)的電源電壓，從而減少功耗，并采用自供電設(shè)計(jì)，提高了轉(zhuǎn)換效率； 本發(fā)明采用雙周期控制，消除了開(kāi)路時(shí)間內(nèi)的功率損失，提高了能量利用率;同時(shí)具備以下 特征:輸入電壓低，輸出波紋小，轉(zhuǎn)換效率高。
[0033] 本發(fā)明的目的在于減少比較器的個(gè)數(shù)，降低整體電路的工作電壓和功耗，提高電 壓轉(zhuǎn)換效率和能量轉(zhuǎn)換效率，滿(mǎn)足微能量獲取系統(tǒng)的低壓低功耗的要求。本發(fā)明通過(guò)降低 比較器的工作電壓，降低了整體的工作電壓，使電路適用于能量獲取系統(tǒng);兩級(jí)的整流結(jié)構(gòu) 可以減少比較器的個(gè)數(shù)，降低了整體功耗，提高了能量轉(zhuǎn)換效率;雙周期控制減少了開(kāi)路時(shí) 間內(nèi)的能量損失。
[0034] 本發(fā)明采用了兩級(jí)結(jié)構(gòu)，第一級(jí)負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的使用減小了有源二極管的個(gè)數(shù)，從 而減小了比較器的個(gè)數(shù)，降低了整體功耗;比較器采用了共柵級(jí)的連接方式，在滿(mǎn)足增益和 失調(diào)的前提下，減小了工作電壓，不需要額外提供偏置和電壓源，從而使整體電路可以滿(mǎn)足 自供電的要求;在第一級(jí)的負(fù)壓轉(zhuǎn)換器中，對(duì)PM0S的襯底加了偏置電壓，通過(guò)減小PM0S的閾 值，達(dá)到減小其導(dǎo)通電阻的目的，從而降低了整體電路的電壓損失，提高了電壓轉(zhuǎn)換效率； 本發(fā)明采用了雙周期控制方式，輸出由兩個(gè)儲(chǔ)能電容C1、C2供電；在主輸出電容C1到達(dá)高閾 值點(diǎn)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，輸入對(duì)C2進(jìn)行充電，節(jié)省了斷開(kāi)時(shí)間的能量損失，提高了能量轉(zhuǎn)換效率。
【附圖說(shuō)明】
[0035] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的用于能量獲取的雙周期轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的第一級(jí)負(fù)壓轉(zhuǎn)換器電路示意圖。
[0037] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的有源二極管開(kāi)關(guān)電路示意圖。
[0038] 圖中：1、負(fù)壓轉(zhuǎn)換器;2、有源二極管;3、比較器;4、PM0S開(kāi)關(guān);5、儲(chǔ)能元件。
【具體實(shí)施方式】
[0039]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0040] 本發(fā)明的轉(zhuǎn)換接口電路是基于有源二極管設(shè)計(jì)的用于微能量獲取的雙周期轉(zhuǎn)換 接口電路，其輸入信號(hào)振幅小、能量低，具有高電壓轉(zhuǎn)換效率和能量轉(zhuǎn)換效率。
[0041] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)的描述。
[0042]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的用于微能量獲取的雙周期轉(zhuǎn)換接口電路，其主要結(jié)構(gòu) 分為兩級(jí)，負(fù)壓轉(zhuǎn)換器1、有源二極管2、比較器3、PM0S開(kāi)關(guān)4、儲(chǔ)能元件5。
[0043]負(fù)壓轉(zhuǎn)換器，PM0S采用襯底偏置設(shè)計(jì)，用于降低導(dǎo)通電阻;將傳感器交流信號(hào)的負(fù) 振幅轉(zhuǎn)換為正振幅；
[0044] 有源二極管，采用共柵級(jí)比較器結(jié)構(gòu)，在保證增益、帶寬的同時(shí)，用于降低系統(tǒng)的 電源電壓；
[0045] -、負(fù)壓轉(zhuǎn)換器
[0046] 參照?qǐng)D2,負(fù)壓轉(zhuǎn)換器電路包括實(shí)現(xiàn)功能的4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)M0S管麗1、麗2、ΜΡ1、ΜΡ2，&& 為PM0S提供襯底偏壓的MP3、麗3，其中M0S管麗1、MP1的漏端和柵端分別連接Vin的正、負(fù)輸 入端，MN2、MP2的漏端和柵端分別連接Vin的負(fù)、正輸入端，MN1、MN2的源端相連并連接到 GND，MP1、MP2的漏端相連，作為負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的輸出；為了避免閂鎖效應(yīng)，麗1、麗2的襯底連接 至IjGND ;MP1、MP2的襯底連接到由MP3、MN3產(chǎn)生的偏置電壓，即MP3的柵端和漏端;MP3的源端 和襯底、MN3的柵端接整體電路的輸出電壓，MP3連接成二極管接法，即柵漏相接，并連接到 麗3的漏端，麗3的襯底及源端接GND。
[0047] 當(dāng)輸入電壓V1-V2為正時(shí)，MN1、MP2均截止。當(dāng)V1-V2小于MN2的閾值電壓、MP1的閾 值電壓絕對(duì)值時(shí)，麗2、MP1截止。隨著輸入電壓增大，V1-V2大于麗2的閾值電壓、MP1的閾值 電壓絕對(duì)值，此時(shí)MN2、MP1導(dǎo)通。節(jié)點(diǎn)1通過(guò)MP1連接到輸出VAUX，節(jié)點(diǎn)2通過(guò)MN2被拉至GND。 同樣，當(dāng)輸入電壓V2-V1為正時(shí)，麗2、MP1均截止。當(dāng)V2-V1小于麗1閾值電壓、MP2的閾值電壓 絕對(duì)值時(shí)，麗1、MP2截止。隨著輸入電壓增大，V2-V1大于麗1的閾值電壓、MP2的閾值電壓絕 對(duì)值，此時(shí)MN1、MP2導(dǎo)通。節(jié)點(diǎn)1通過(guò)MN1被拉至GND，節(jié)點(diǎn)2通過(guò)MP2連接到輸出VAUX。
[0048] 在一個(gè)整流周期內(nèi)，電路的整體壓降均為I(RQNn+RQNp)，其中RQNn和R_分別為NM0S 和PM0S的導(dǎo)通電阻。對(duì)于低電壓整流器設(shè)計(jì)，低電壓降是取得高電壓轉(zhuǎn)換效率所必需的，電 阻公式詳見(jiàn)式(1):
[0049]
[0050] 由式（1)可知，有兩種方法可以減小導(dǎo)通電阻，分別為：
[0051 ] 1)增大M0S管的寬長(zhǎng)比，但是這一做法會(huì)增大面積。
[0052] 2)M0S管的閾值電壓公式為：
[0053]
[0054]由式（2)可知，可以通過(guò)外加偏置電壓來(lái)改變M0S管的閾值電壓。為了防止閂鎖效 應(yīng)，匪0S管MN1、MN2的襯底必須要接最低點(diǎn)電位，即GND;PM0S管MPUMP2的襯底端連接由 麗3、MP3構(gòu)成的偏置電路，可以有效減小其導(dǎo)通電阻。
[0055]負(fù)壓轉(zhuǎn)換器可以減少有源二極管的個(gè)數(shù)，降低功耗，減小芯片面積，增加能量利用 率。
[0056]二、有源二極管
[0057] 參照?qǐng)D3,有源二極管包括？1、？2、附川2四個(gè)管子組成的比較器，？3、吧組成的反相 器，四個(gè)PM0S開(kāi)關(guān)管31、32、33、34，以及電阻1?1、1?2、1^，電容(：1、〇2。
[0058] P1、P2的源端作為比較器的輸入，分別連接負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的輸出和儲(chǔ)能電容C1的一 端，比較第一級(jí)輸出和儲(chǔ)能電容電壓大小以判定開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通或截止。P1、P2的柵端相連組 成電流鏡結(jié)構(gòu)，P2、N2的漏端作為比較器的輸出，并接由P3、N3組成的反相器，產(chǎn)生另一控制 信號(hào);N1、N2作為比較器的負(fù)載，其偏壓由第一級(jí)負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的輸出提供。
[0059] 上述比較器采用了共柵級(jí)架構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了失調(diào)電壓的預(yù)控制，避免了失調(diào) 電壓引起的開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)間推遲或提如造成的電流回流，提尚了能量轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)具有 高增益、高輸入阻抗、高輸出阻抗，傳輸延時(shí)小，轉(zhuǎn)換速率快，可以驅(qū)動(dòng)面積較大的PM0S開(kāi)關(guān) 管，不會(huì)因?yàn)檠訒r(shí)過(guò)大造成開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)間的推遲，引起電流回流、充電時(shí)間減少，而降低 輸出電平。上述比較器無(wú)需米勒補(bǔ)償電容，可達(dá)到較寬帶寬，寄生效應(yīng)小，適用于較寬頻率 范圍的能量獲取系統(tǒng)。其負(fù)載由第一級(jí)輸出供電，當(dāng)?shù)谝患?jí)輸出擺幅過(guò)低時(shí)，比較器停止工 作，開(kāi)關(guān)管斷開(kāi);工作電壓低，消耗的電壓余度低，滿(mǎn)足低壓低功耗以及自供電要求。
[0060] 相比于傳統(tǒng)的單周期控制方式，本實(shí)施例采用了雙周期控制，可以減小開(kāi)路時(shí)浪 費(fèi)的功率，提高能量轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)減小輸出波紋。其中開(kāi)關(guān)狀態(tài)具體如表1所示：當(dāng)VAUX大 于V0UT1時(shí)，比較器輸出Va為低電平，Vb為高電平，開(kāi)關(guān)S1、S4導(dǎo)通，此時(shí)VAUX對(duì)C1充電， V0UT2作為輸出；當(dāng)VAUX小于V0UT1時(shí)，比較器輸出電平Va為高，Vb為低，此時(shí)開(kāi)關(guān)S2、S3導(dǎo) 通，VAUX對(duì)C2充電，V0UT1作為輸出。
[0061] 表1有源二極管中開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)表
[0062]
[0063]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于能量獲取的雙周期轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述用于能量獲取的雙周期轉(zhuǎn) 換電路由兩級(jí)構(gòu)成，第一級(jí)為負(fù)壓轉(zhuǎn)換器，第二級(jí)為有源二極管； 負(fù)壓轉(zhuǎn)換器，將傳感器交流信號(hào)的負(fù)振幅轉(zhuǎn)換為正振幅，其中PMOS采用襯底偏置設(shè)計(jì)， 用于降低導(dǎo)通電阻； 有源二極管，采用共柵級(jí)比較器結(jié)構(gòu)，在保證增益、帶寬的同時(shí)，用于降低系統(tǒng)的電源 電壓。2. 如權(quán)利要求1所述的用于能量獲取的雙周期轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述負(fù)壓轉(zhuǎn)換器 由 PMOS 管 MPl、MP2 和 NMOS 管 MNl、MN2 組成； 負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的PMOS具有襯底偏置電路，包括MN3、MP3; MNl的源端和襯底接地，MNl的漏端為所述負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的正輸入端，MNl的柵端為所述負(fù) 壓轉(zhuǎn)換器的負(fù)輸入端； MN2的源端和襯底接地，MN2的漏端為所述負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的負(fù)輸入端，MN2的柵端為所述負(fù) 壓轉(zhuǎn)換器的正輸入端； 麗3的源端連接到GND，MN3的漏端與MP3的漏端和柵端相連，麗3的柵端連接到MP3的源 端，即整體電路的輸出端，麗3的襯底連接到GND; MPl的源端連接到負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的正輸入端，MPl的漏端與MP2的漏端相連，作為負(fù)壓轉(zhuǎn)換 器的輸出端，MPl的柵極連接到負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的負(fù)輸入端，MPl的襯底連接到MP3的柵端和漏 端； MP2的源端連接到負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的負(fù)輸入端，MP2的漏端與MPl的漏端相連，作為負(fù)壓轉(zhuǎn)換 器的輸出端，MP2的柵端連接到負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的正輸入端，MP2的襯底與MP1的襯底相連； MP3的源端接整個(gè)電路的輸出端，即S3的漏端，MP3的漏端與麗3的漏端相連，MP3的柵端 與MP3的漏端、麗3的漏端相連，MP3的襯底與MP3的源端相連。3. 如權(quán)利要求1所述的用于能量獲取的雙周期轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述負(fù)壓轉(zhuǎn)換器 采用雙周期控制方式，具有兩個(gè)儲(chǔ)能電容及兩個(gè)控制信號(hào)，可以分時(shí)對(duì)儲(chǔ)能電容充電。4. 如權(quán)利要求1所述的用于能量獲取的雙周期轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述有源二極管 由PMOS管？1、卩2、？3、51、52、53、54，匪05管價(jià)、吧川3，電阻1?1、1?2、乩和電容(：1、〇2組成 ； Pl的源端為比較器的反相輸入端，Pl的柵端與Pl的漏端和P2的柵端相連； P2的源端作為比較器的正向輸入端，P2的柵端與Pl的柵端和Pl的漏端相連，P2的漏端 與N2的漏端相連作為比較器的輸出； Nl的源端與N2的源端都接GND，N1的漏端與Pl的漏端和柵端相連，Nl的柵端與N2的柵端 相連，共同連接第一級(jí)負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的輸出； N2的源端與Nl的源端都接GND，N2的漏端與P2的漏端相連，作為比較器的輸出端，N2的 柵端與Nl的柵端共同連接第一級(jí)負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的輸出； P3的源端連接到P2的源端，P3的漏端接N3的漏端和S2的柵端，P3的柵端接比較器的輸 出，即P2、N2的漏端； N3的源端接GND，N3的漏端與P3的漏端相連，N3的柵端接比較器的輸出，即P2、N2的漏 端； Sl的源端接負(fù)壓比較器的輸出，即Pl的源端，S2的漏端接比較器的正向輸入端即P2的 源端，S2的柵極接比較器的輸出，即P2、N2的漏端； S2的源端接Rl的一端，Rl的另一端接第一級(jí)負(fù)壓比較器的輸出，S2的漏端接C2，C2的另 一端連接到GND，S2的柵端接P3、N3的漏端； S3的源端接比較器的正向輸入端，即P2的源端，S3的漏端與RL的一端相連，作為整個(gè)電 路的輸出端，RL的另一端連接到GND，S3的柵端接P3、N3的漏端； S4的源端接S2的漏端，S4的漏端與S3的漏端相連，S4的柵端與比較器的輸出，即P2、N2 的漏端相連； 有源二極管電路中的PMOS管PI、P2、P3、SI、S2、S3、S4的襯底均連接到各自的源端； 有源二極管電路中的NMOS管NI、N2、N3的襯底均連接到GND; 電容Cl的一端連接到GND，一端連接R2，R2的另一端連接到比較器的正輸入端，即？2的 源端。5.如權(quán)利要求1所述的用于能量獲取的雙周期轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述有源二極管 比較器采用共柵級(jí)結(jié)構(gòu)，第一級(jí)負(fù)壓轉(zhuǎn)換器的輸出及儲(chǔ)能電容作為輸入同時(shí)也作為供電電 源。
【文檔編號(hào)】H02M7/217GK105897012SQ201610317161
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年5月12日
【發(fā)明人】李婭妮, 湯子月, 朱樟明, 楊銀堂, 龐光藝
【申請(qǐng)人】西安電子科技大學(xué)