【技术实现步骤摘要】
一种应用于热电能量获取的多模式BOOST转换器
本专利技术属于微电子
，具体涉及一种应用于热电能量获取的多模式BOOST转换器。
技术介绍
在超低功率无线传感器网络(WBAN)、便携式设备等领域中，环境能量获取电路应用愈加广泛，他们可以提供电源电压为后级负载电路供电。环境获取能量有多种，例如射频能量，压电能量，光伏能量和热能等，其中热能密度相对稳定且较大，非常适合可穿戴应用。热电发电机(TEG)通常用于在热能收集中将热能转换成电压。当环境温差较低时，热电发电机(TEG)获取的开路电压可能低至几十毫伏。因此，对于热电能量获取，关键技术是TEG接口电路即升压(BOOST)转换器的设计，他需要将低至几十毫伏的电压升至1V以上。目前，现有的BOOST转换器主要有三种既定的工作方式，分别是非连续导通模式、临界导通模式以及连续导通模式。然而，现有BOOST转换器在工作时都是只能以既定的一种工作模式进行电压转换，在输入电压范围较大时无法适时的调整工作模式，使得转换效率很低，且电路损耗较大。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种应用于热电能量获取的多模式BOOST转换器。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：一种应用于热电能量获取的多模式BOOST转换器，包括：热电发电机TEG，用于将热能转换为第一电信号；BOOST功率级子电路，电连接所述热电发电机TEG，用于对所述第一电信号进行处理得到第二电信号；检测子电路，电连接...
【技术保护点】
1.一种应用于热电能量获取的多模式BOOST转换器，其特征在于，包括：/n热电发电机TEG(1)，用于将热能转换为第一电信号；/nBOOST功率级子电路(2)，电连接所述热电发电机TEG(1)，用于对所述第一电信号进行处理得到第二电信号；/n检测子电路(3)，电连接所述BOOST功率级子电路(2)，用于检测所述第二电信号得到第三电信号；/n采样及模式选择子电路(4)，电连接所述BOOST功率级子电路(2)，用于根据开路电压生成第四电信号；/n最大功率点追踪子电路(5)，电连接所述BOOST功率级子电路(2)，用于根据所述开路电压和实时电压生成第五电信号；/n逻辑与栅极驱动子电路(6)，电连接所述采样及模式选择子电路(4)、所述检测子电路(3)、所述最大功率点追踪子电路(5)以及所述BOOST功率级子电路(2)，用于根据所述第四电信号选择不同模式，以及根据所述第三电信号和第五电信号生成第一逻辑信号，以控制所述BOOST功率级子电路(2)对所述第一电信号的处理。/n
【技术特征摘要】
1.一种应用于热电能量获取的多模式BOOST转换器，其特征在于，包括：
热电发电机TEG(1)，用于将热能转换为第一电信号；
BOOST功率级子电路(2)，电连接所述热电发电机TEG(1)，用于对所述第一电信号进行处理得到第二电信号；
检测子电路(3)，电连接所述BOOST功率级子电路(2)，用于检测所述第二电信号得到第三电信号；
采样及模式选择子电路(4)，电连接所述BOOST功率级子电路(2)，用于根据开路电压生成第四电信号；
最大功率点追踪子电路(5)，电连接所述BOOST功率级子电路(2)，用于根据所述开路电压和实时电压生成第五电信号；
逻辑与栅极驱动子电路(6)，电连接所述采样及模式选择子电路(4)、所述检测子电路(3)、所述最大功率点追踪子电路(5)以及所述BOOST功率级子电路(2)，用于根据所述第四电信号选择不同模式，以及根据所述第三电信号和第五电信号生成第一逻辑信号，以控制所述BOOST功率级子电路(2)对所述第一电信号的处理。
2.根据权利要求1所述的多模式BOOST转换器，其特征在于，所述BOOST功率级子电路(2)包括：输入电容(CIN)、电感(L)、第一NMOS管(MN1)、第一PMOS管(MP1)、负载电容(CL)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)；其中，
所述第一二极管(D1)及所述第二二极管(D2)依次串接于电源端(VDD)与接地端(GND)之间；
所述负载电容(CL)串接于电源端(VDD)与接地端(GND)之间；
所述第一PMOS管(MP1)、所述电感(L)及所述热电发电机TEG(1)依次串接于电源端(VDD)与接地端(GND)之间；
所述输入电容(CIN)串接于所述电感(L)与所述热电发电机(TEG)串接形成的节点(VIN)与接地端(GND)之间；
所述第一NMOS管(MN1)串接于所述第一PMOS管(MP1)与所述电感(L)串接形成的节点(SW)端与接地端(GND)之间；
所述第一PMOS管(MP1)栅极电连接于所述逻辑与栅极驱动子电路输出端；
所述第一NMOS管(MN1)栅极电连接于所述逻辑与栅极驱动子电路(6)的输出端。
3.根据权利要求2所述的多模式BOOST转换器，其特征在于，所述检测子电路(4)包括：第一开关(S1)、第二开关(S2)、第一电阻(R1)、第一比较器(COMP1)；其中，
所述第一开关(S1)串接于所述BOOST功率级子电路的节点(SW)端与所述第一比较器(COMP1)正向输入端之间；
所述第二开关(S2)及所述第一电阻(R1)依次串接于所述BOOST功率级子电路SW端与所述第一比较器(COMP1)正向输入端之间；
所述第一比较器(COMP1)反向输入端电连接电源端(VDD)，输出端电连接所述逻辑与栅极驱动子电路(6)的输入端。
4.根据权利要求1所述的多模式BOOST转换器，其特征在于，所述最大功率点追踪子电路(5)包括：非连续导通模式导通时间控制电路(TON_DCMControl)、分压电路(51)、第二比较器(COMP2)、5比特计数器(5BIT)、非连续导通模式周期长度控制电路(TSW_DCMControl)、临界导通模式与连续导通模式导通时间控制电路(TON_CRM&CCMControl)；其中，
所述分压电路(51)及所述第二比较器(COMP2)依次串接于所述电感(L)与所述热电发电机TEG(1)串接形成的节点(VIN)与所述5比特计数器(5BIT)之间；
所述5比特计数器(5BIT)分别电连接所述非连续导通模式周期长度控制电路(TSW_DCMControl)与所述临界导通模式与连续导通模式导通时间控制电路(TON_CRM&CCMControl)；
所述非连续导通模式周期长度控制电路(TSW_DCMControl)和所述临界导通模式与连续导通模式导通时间控制电路(TON_CRM&CCMControl)的输出端分别电连接所述逻辑与栅极驱动子电路(6)输入端；
所述非连续导通模式导通时间控制电路(TON_DCMControl)串接于所述热电发电机开路电压(VS)与所述逻辑与栅极驱动子电路输入端之间。
5.根据权利要求4所述的多模式BOOST转换器，其特征在于，所述非连续导通模式导通时间控制电路(TON_DCMControl)包括：运算放大器(OA)、第三NMOS管(MN3)、第四NMOS管(MN4)、第五NMOS管(MN5)、第二PMOS管(MP2)、第三PMOS管(MP3)、第四PMOS管(MP4)、第五PMOS管(MP5)、第二电阻(R2)、第一电容(C1)、第三比较器(COMP3)；其中，
所述运算放大器(OA)的正向输入端电连接所述热电发电机TEG(1)的开路电压(VS)，反向输入端电连接所述第三NMOS管(MN3)与所述第二电阻(R2)串接形成的节点，输出端电连接所述第三NMOS管(MN3)的栅极；
所述第四PMOS管(MP4)、所述第二PMOS管(MP2)、所述第三NMOS管(MN3)及所述第二电阻(R2)依次串接于电源端(VDD)与接地端(GND)之间；
所述第五PMOS管(MP5)、所述第三PMOS管(MP3)及所述第四NMOS管(MN4)与所述第五NMOS管(MN5)的并接依次串接于电源端(VDD)与接地端(GND)之间；
所述第一电容(C1)串接于所述第三PMOS管(MP3)与所述第五NMOS管(MP5)串接形成的节点与接地端(GND)之间；
所述第三PMOS管(MP3)与所述第一电容(C1)串接形成的节点(Nodec1)电连接所述第三比较器(COMP3)的反相输入端；
所述第三比较器(COMP3)的正向输入端电连接参考电压端(VREF)，输出端电连接所述逻辑与栅极驱动子电路输入端；
所述第二PMOS管(MP2)的栅极电连接所述第三NMOS管(MN3)的漏极；
所述第四PMOS管(MP4)的栅极电连接所述第二PMOS管(MP2)的源极；
所述第二PMOS管(MP2)的栅极电连接所述第三PMOS管(MP3)的栅极；
所述第四PMOS管(MP4)的栅极电连接所述第五PMOS管(MP5)的栅极；
所述第四NMOS管(MN4)的栅极电连接使能端(VEN)；
所述第五NMOS管(MN5)的栅极电连接所述逻辑与栅极驱动子电路(6)的输出端。
6.根据权利要求4所述的多模式BOOST转换器，其特征在于，所述分压电路(51)包括：第三开关(S3)、第四开关(S4)、第五开关(S5)、第二电容(C2)、第三电容(C3)；其中，
所述第三开关(S3)串接于所述第二比较器(COMP2)正向输入端与反向输入端之间；<...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘帘曦，邢奕赫，黄超进，田宇渊，朱樟明，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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