一种电源及无源信号收发设备制造技术

技术编号:17253572 阅读:34 留言:0更新日期:2018-02-11 13:40
本发明专利技术提供一种无源信号收发设备,包括一种电源,该电源设有集能装置,集能装置的至少一输出端藕接第一换压电路,第一换压电路由光耦/热偶/磁耦合元件组成,用于将所收集的非电能转换为较低电压输出,本发明专利技术还包括第二换压电路,该第二换压电路耦接第一换压电路。通过本发明专利技术的装置,无线信号收发设备不需要内置电池或外界电源设备,通过双级或多级的换压电路,能够实现由外界其他形式的能源到电能的转换,转换后的能源经过换压电路的整合,尤其适合用于信号收发装置工作,且通过本发明专利技术的设备,能够确保设备内部的电能流向的安全性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种电源及无源信号收发设备
本专利技术涉及无线信号收发设备,尤其涉及用无源控制装置的电源进线电压转换从而为信号收发供电的无线信号收发设备。
技术介绍
利用无线方式收发数据目前已成为智能家居环境下的广泛应用,一般来说,均是采用IEEE802.11标准实现各个电子设备间的无线互通,即所谓的“Wi-Fi”网络标准,而这种方式受到路由设备和信号质量制约,同理基于这种方式的其他标准协议同样存在类似问题。而在使用远距离通讯传输时可采用射频(RF)方式,而这需要较大功耗,对于移动设备来说一般采用电池供电以满足功耗需求。但是对于移动设备来说,移动电源一方面功能有限,另一方面也会增加移动设备的体积和重量,因此,如何在不需要电池的情况下实现数据信号的收发,对移动设备的改进来说非常重要。目前已有此方面的研究,例如基于塞贝克效应的电源将依靠温度的变化而产生电压,以此产生的电压非常小并且因为极低电压值仅能够以非常有限的方式用于控制后级电路。塞贝克效应规定了若在具有不同温度的不同材料间的两个固体节点形成于一个封闭电导体内则形成电流,即所谓的热电流。该热电流能够用于测定仅1K或更低的温度差,所得的热电压大小取决于所选用金属材料,例如金属对。然而从原理上来说,单一热偶产生的热电压非常小。为了提升电源产生的电压,目前熟知做法是将若干个热偶耦合为一个串联电路以达到更大的输出电压。鉴于各个热电偶具有各自的内阻,该热电偶串联电路同样增大了总内阻,因此较低的输出电压效率需要更大的输出电压。这种缺陷不仅能传递给热电偶而且能够施加于其它可提供较低电压的电源。鉴于每一电源具有不同内阻,串联多个电源将产生额外的内阻。从另一方面来说,将多个热偶耦合为并联电路或将热偶构造为其他更多形式电路结构将不产生更高电压却产生更大电流,因此相应产生更大热电流。因为整个电路的内阻因此而被有效降低,故这种并联电路相对改善内阻变化,但设计复杂。上述不利因素使得目前已知半导体集成电路无法在较低电压下启动和工作,这种不利因素将通过以下实施例得到解决。在一些实施例中,整个电源电路需要超过例如至少2.0V临界值的一个电压,该临界值可通过第一换压电路收集和提供,用于产生高于该电压临限值以上的电压是由第二换压电路提供,如此,由第一、第二换压电路提供的电压叠加以激励后级电负载工作。
技术实现思路
本专利技术是关于包含对用于无源控制装置的电源进行电压转换的设备,以此进行无线信号(例如,射频信号)的收发。本专利技术的一个方面是关于利用电磁感应方式提升累积电压,本专利技术的另一个方面是利用谐振能量收集并利用外部激励提升电压,其中外部激励可来自于除电能外的其他形式能量。本专利技术所要解决的技术问题是提供一种无源信号收发设备,能够在现有转换电路的基础上,将临界值电压转换为足以工作的电压,为收发设备的用电负载供能。本专利技术的一个实施例提供一种电源,该电源设有用于收集外界自然环境中除电能外其他能量的集能装置,以及耦接该集能装置的具有至少一输出端的第一换压电路,该第一换压电路至少一个可由(例如)光耦/热偶/磁耦合元件组成,用于将所收集的非电能转换为较低电压输出,以及一具有输入端和输出端的第二换压电路,该第二换压电路耦接第一换压电路,用于根据外部激励源产生出高电压输出叠加于该低电压输出。该第二换压电路包括:输入电路,该输入电路具有机电式开关元件和电感线圈,其中该开关元件响应于一物理变量自动通断一次或多次,以及,输出电路,该输出电路具有用于储能的至少一个容性元件,以及开关元件,作为该第一换压电路的旁路并耦接至后级电负载。上述输入电路可被设置为具有较低阻抗并具有低电压。上述开关元件可以是机电式开关元件,其触发系数可变,其中该第二换压电路可选择性作为该第一换压电路的输出端处的变压器。由于该机电式开关元件的闭合和断开动作,在该输入电路的电感线圈上感生出电压,根据该电感线圈的设计不同,感生电压足以将该第一换压电路的输入电路中产生的电流流向上述的输出电路。该第二换压电路的输出端具有用于储存电荷的容性电路。本专利技术的效果在于,与熟知半导体开关元件不同的是,机电式开关元件能够被布置和构造成响应于极低激励信号产生电压短脉冲的方式。该电源还设有第三换压电路,该第三换压电路设置在负载和第二换压电路之间,负载耦接该第三换压电路的输出端,该第三换压电路的输入端耦接该第二换压电路的输出端,其中使用该换压电路转换第一换压电路的初始低电压直到使得该第三换压电路可以工作的幅值。本专利技术所要解决的另一个技术问题是提供一种无源信号收发设备,包括信号收发装置和用于向信号发射装置供电的电源,该电源可以采用上述电源,该通过该第一换压电路(10)提供给信号收发装置的接收电路电力,并通过该第二换压电路(20)和第一换压电路(10)提供给信号收发装置的发射电路电力。机电式开关元件包括继电器和与之配合的机械开关,电感元件是继电器中的激励线圈。用能负载上并联有附件装置,该附件装置也通过第二换压电路获得工作电能,并能够为负载提供附加功能。此外,本专利技术还提供一种为负载提供电力的方法,该方法包括:通过集能装置(11)收集外界自然环境中除电能外的其他能量,通过一第一换压电路10将所收集的非电能转换为较低电压输出;以及通过一第二换压电路(20)根据外部激励源产生出高电压输出叠加于该低电压输出。本专利技术的有益效果是:通过本专利技术的装置,无线信号收发设备不需要内置电池或外界电源设备,通过双级或多级的换压电路,能够实现由外界其他形式的能源到电能的转换,转换后的能源经过换压电路的整合,与常用的半导体开关元件不同的是,机电式开关元件能够被布置和构造成响应于极低激励信号产生电压短脉冲的方式,尤其适合用于信号收发装置工作,且通过本专利技术的设备,能够确保设备内部的电能流向的安全性和稳定性。附图说明图1是实施例1的示意图。图2是实施例2的示意图。图3是互感器的示意图。具体实施方式实施例1,参照附图1、3。本实施例提供了一种具有双级换压电路的无源信号收发设备,双级换压电路是无源信号收发设备的最基础的配置,具体来说,该收发设备包含信号收发装置和向信号收发装置提供电能的电源设备,该电源设备如图1所示。该电源设备主要包括集能装置11,用于收集外界自然环境中除电能外的其他能量,耦接至该集能装置11的具有至少一个输出端的第一换压电路10,耦接该第一换压电路10的第二换压电路20,第一换压电路10实际上是一种换能器,该换能器可以是热偶元件,压电换能器/机电换能器,金属线包以及电磁换能器等。在本实施例中,换能器是采用电磁谐振元件,例如,LC谐振电路。如图所示,换能器可以收集来自外界的非电能S1,例如储能元件11可以获取光能,或者接收电磁波。第二换压电路20包括输入电路,该输入电路具有机电式开关元件22和电感线圈21,其中该开关元件22可以响应于一物理变量从而自动通断一次或多次,第二换压电路20还包括输出电路,该输出电路具有至少一个容性元件23。第一换压电路11的输出端耦接至第二换压电路20的输入端,第二换压电路20的输出端耦接至用电负载40。输入电路可被设置为具有较低阻抗并具有低电压,例如低于2.0V的电压,由于流过该机电式开关元件22的电流骤变,流过的电流大到足以感应该输入电路中电感线圈的感应电流使其具有足够大的电压供本文档来自技高网
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一种电源及无源信号收发设备

【技术保护点】
一种电源,设有用于收集外界自然环境中除电能外其他能量的集能装置(11),其特征在于,还设有:耦接该集能装置(11)的具有至少一输出端的第一换压电路(10),用于将所收集的非电能转换为较低电压输出;耦接该第一换压电路(10)的第二换压电路(20),用于根据外部激励源产生出高电压输出叠加于该低电压输出;以及,开关元件,作为该第一换压电路(10)的旁路并耦接至后级电负载(40)。

【技术特征摘要】
1.一种电源,设有用于收集外界自然环境中除电能外其他能量的集能装置(11),其特征在于,还设有:耦接该集能装置(11)的具有至少一输出端的第一换压电路(10),用于将所收集的非电能转换为较低电压输出;耦接该第一换压电路(10)的第二换压电路(20),用于根据外部激励源产生出高电压输出叠加于该低电压输出;以及,开关元件,作为该第一换压电路(10)的旁路并耦接至后级电负载(40)。2.根据权利要求1所述的电源,其特征在于,该第二换压电路包括:输入电路,该输入电路具有机电式开关元件(22)和电感线圈(21),其中该开关元件(22)响应于一物理变量自动通断一次或多次,以及,输出电路,该输出电路具有用于储能的至少一个容性元件(23)。3.根据权利要求2所述的电源,其特征在于,上述输入电路可被设置为具有较低阻抗并具有低电压。4.根据权利要求2所述的电源,其特征在于,上述机电式开关元件的触发系数可变,其中该第二换压电路可选择性作为该第一换压电路的输出端处的变压器。5.根据权利要求1所述的电源,其特征在于,还设有第三换压电路(30),该第三换压电路(30)设置在负载(40)和第二换压电路(20)之间,负载(4...

【专利技术属性】
技术研发人员:章昭徐鹤还
申请(专利权)人:普天智能照明研究院有限公司
类型:发明
国别省市:浙江,33

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