一种能源存储电路制造技术

本发明专利技术涉及一种能源存储电路，包括输入能源管理电路和能源存储电路两部分；输入能源管理电路包括用于电压判断的两个比较器CMP1和CMP2以及两个电压基准VH，VL，和两个开关S1，S2。电压基准VH连接到比较器CMP1的其中一个输入端，电压基准VL连接到比较器CMP2其中一个输入端，输入能源连接到比较器CMP1和CMP2的另外一个输入端；比较器CMP1的输出端与控制开关S1连接，比较器CMP2的输出端与控制开关S2连接；能源存储电路包括超级电容C2，接到控制开关S1和S2的输出。当输入的能源过剩时，能源存储电路存储过剩的能源；当输入能源不足时，存储电路的能源给负载使用。本发明专利技术的优点是：一方面提高了能源使用效率；另一方面也保证物联网设备的正常工作。

An Energy Storage Circuit

【技术实现步骤摘要】
一种能源存储电路
本专利技术属于集成电路设计领域，涉及一种能源存储电路的设计。
技术介绍
超大规模物联网和可穿戴电子等新兴领域的蓬勃发展,形成了对无线传感器的巨大市场需求，也对该方面应用的核心技术：传感器电源管理芯片设计提出了巨大挑战。物联网和无线传感器得到大规模应用的重要前提之一是要解决无线传感器供电问题。传统有线供电方式成本昂贵，铺设复杂还浪费材料；电池供电方式需要定期更换电池，人力成本极高；有线和电池供电在一些领域也存在部分安全隐患。如果无线传感器本身能从环境中收集微能源实现自供电，且具备自我持续供电能力，那就能被安装在任何地方，寿命也足够长，这样能够保证部署和维护成本最小化，克服以上多方面的限制。自供电可以采集自然环境的光能，电磁波，机械振动等诸多能源，但是这些能源最大的问题是微量化，不稳定性，多变化，多来源。这样复杂的情形导致输入源不连续，强度不稳定，甚至长时间中断都有可能，致使无线传感器不能正常工作。
技术实现思路
为达成以上所述的目的，利用半导体集成电路技术，提出了一种能源存储电路，包括输入能源管理电路和能源存储电路两部分；输入能源管理电路和能源存储电路利用集成电路技术集成设计，当输入能源管理电路判断输入的能源过剩时，能源存储电路存储过剩的能源；当输入能源不足时，能源管理电路则释放存储的能源给负载使用。本专利技术的优点是：一方面提高了能源使用效率；另一方面也保证物联网设备的正常工作。优选地，输入能源管理电路包括用于电压判断的两个比较器CMP1和CMP2以及两个电压基准VH，VL，和两个开关S1，S2。电压基准VH连接到比较器CMP1的其中一个输入端，电压基准VL连接到比较器CMP2其中一个输入端，输入能源连接到比较器CMP1和CMP2的另外一个输入端；比较器CMP1的输出端与控制开关S1连接，比较器CMP2的输出端与控制开关S2连接；能源存储电路包括超级电容C2，接到控制开关S1和S2的输出。优选地，一个能源储存电路可以内嵌多个能源储存电路，每个能源储存电路均由输入能源管理电路和能源存储电路组成；下一级输入能源管理电路与连接到上一级的控制开关的输出；下一级的能源存储电路子单元连接到本级控制开关的输出；各级的输入能源管理电路均有两个比较器，每个比较器的其中一个输入端分别与电压基准VH和电压基准VL连接，每个比较器的另一个输入端与上一级输入能源管理电路的控制开关输出端连接。有益效果：无线传感器电源芯片不仅具有收集功能，还具有储存功能，能够将多余的能源存储在超级电容中供输入能源不足时使用，就能克服微能不足的问题。此外，还可在一个系统中整合多级能源储存电路，增大储能量，提高储能效率，带储存功能的单芯片自供电微能收集电源系统将成为物联网的核心技术。附图说明图1为一种能源存储电路原理图；图2为一种能源存储电路的波形图；图3为一种能源存储电路的N级能源存储电路图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。下面结合附图和实例进一步详细说明本专利技术的内容，但不以任何方式限制本专利技术的范围。结合图2的波形，方案分为三个阶段。第一阶段：启动阶段输入能源被采集之后首先被存储在电容C1中。此时VDD电压从0缓慢上升，开关S1和S2均为关闭状态。第二阶段：能源存储当输入能源足够大，超级电容C1两端的电压VDD达到VH时，开关S1开始导通，多余的能源经过开关S1被存储在超级电容C2中。VDD电压被钳位在VH。第三阶段：能源回馈当输出负载消耗能源，超级电容C1两端的电源电压VDD小于VL时，开关S2导通，存储在超级电容C2上的能源经过S2回馈到VDD给负载供电。在其中一个实施例中，可以将能源储存电路扩展到N级，如图3所示，超级电容C2电压到达VH后，下一级的开关S11导通，多余的能源存储到超级电容C21，如果超级电容C21电压也到达VH，则控制开关S12开关开通，多余能源继续存储到C22，按照这种操作，直到多余的能源存储到C2n为止。反之，如果C2电压降到VL，则控制开关S21导通，能源回馈到超级电容C2，如果超级电容C21电压降到VL，控制开关S22导通C22能源回馈到超级电容C21，按照这种操作，直到超级电容C2n能源降到VL。以上所述，仅为本专利技术的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能源存储电路，其特征在于，包括输入能源管理电路和能源存储电路两部分；输入能源管理电路和能源存储电路利用集成电路技术集成设计，当输入能源管理电路判断输入的能源过剩时，能源存储电路存储过剩的能源；当输入能源不足时，能源管理电路则释放存储的能源给负载使用。

【技术特征摘要】
1.一种能源存储电路，其特征在于，包括输入能源管理电路和能源存储电路两部分；输入能源管理电路和能源存储电路利用集成电路技术集成设计，当输入能源管理电路判断输入的能源过剩时，能源存储电路存储过剩的能源；当输入能源不足时，能源管理电路则释放存储的能源给负载使用。2.根据权利要求1所述的一种能源存储电路，其特征在于，输入能源管理电路包括用于电压判断的两个比较器CMP1和CMP2以及两个电压基准VH，VL，和两个开关S1，S2。电压基准VH连接到比较器CMP1的其中一个输入端，电压基准VL连接到比较器CMP2其中一个输入端，输入能源连接到比较器CMP1和CMP2的另外一个输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘俊，任源，马光金，何进，刘京京，李春来，胡国庆，
申请(专利权)人：深港产学研基地北京大学香港科技大学深圳研修院，
类型：发明
国别省市：广东,44