一種無線傳感器及其供電電路制造技術

本實用新型專利技術公開了一種無線傳感器及其供電電路，包括能量收集器、電源管理模塊、儲能模塊和輸出控制模塊；能量收集器收集環境中的能量，并將能量轉化為電能輸出給電源管理模塊；所述電源管理模塊對能量收集器輸出的電能進行整流后輸出給儲能模塊，并將整流后的直流電進行濾波、限壓處理后輸出給輸出控制模塊；所述輸出控制模塊對輸入的直流電進行穩壓，輸出穩定的供電電壓給無線傳感器。使得無線傳感器可擺脫對電池的依賴，提高了無線傳感器的壽命。電源管理模塊整流后輸出的直流電低于儲能模塊的儲能電壓時，儲能模塊給所述電源管理模塊放電；這樣，能量收集器收集的能量能存儲在儲能模塊中，使所述供電電路工作得更長久。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及無線傳感器供電領域，特別涉及一種無線傳感器及其供電電路。
技術介紹
進入21世紀后，人類社會高速發展，同時卻帶來了眾多的能源和環境問題。在有 限的可利用能源和環境保護的雙重制約面前，人類面臨著實現經濟和社會可持續發展的重 大挑劃。能源和環境問題越來越突出，主要表現在傳統能源的不斷減少及其對環境造成的 危害日益突出。為了解決能源危機，全世界都把目光投向了新能源，人們希望新能源能夠緩 解目前緊張的能源供應。因此，環境中的微乳能量也稱為了人們的關注焦點，人們希望將環 境中的振動能、潮汐能、電磁能、太陽能加以收集，通過技術處理后能夠給低功耗的器件利 用。 隨著科學技術的進步，無線傳感器技術已經滲透到我們生活的各個方面。無線通 信已經逐步發展到能為人和物之間即時通信的物聯網，但與此同時物聯網的總體的穩定性 和可持續發展問題也越來越突出。與此同時，為了滿足人們生活和生產的需要，越來越多的 傳感器需要被安放在人跡罕至或者環境惡劣的地區，這些地區惡劣的環境決定了人們使用 的化學電池為無線傳感器節點供電是有著先天的不足，因為在這些地區更換化學電池往往 是一件不太可能的事情。 盡管化學能電池因其方便的特點而被廣泛應用，但是其有著自身的局限性。化學 能電池供電這種方式一直工作可靠，但傳感器網絡的可用壽命取決于電池的可用壽命。這 些電池一般能持續工作3~5年時間，在每個傳感器節點中，都屬于昂貴的組件。在有一些 應用中難以更換電池，而且更換電池費用高昂。因此，人們希望能實現傳感器的自供電，將 自供電系統用在傳感器網絡系統中，可取代電池或延長電池的使用壽命。 雖然現在已經出現了一些微弱能量的收集電路，但是他們都只能收集環境中單一 種類的微弱能量，而且其電路自身的能量消耗較高，導致了能量收集的效率低。 可見，現有技術還有待改進和提高。
技術實現思路
鑒于上述現有技術的不足之處，本技術的目的在于提供一種無線傳感器及其 供電電路，利用環境中的能量為無線傳感器供電，延長無線傳感器節點的使用壽命。 為了達到上述目的，本技術采取了以下技術方案： -種無線傳感器的供電電路，包括能量收集器、電源管理模塊、儲能模塊和輸出控 制豐吳塊； 所述能量收集器收集環境中的能量，并將能量轉化為電能輸出給電源管理模塊； 所述電源管理模塊對能量收集器輸出的電能進行整流后輸出給儲能模塊，并將整流后的直 流電進行濾波、限壓處理后輸出給輸出控制模塊；所述輸出控制模塊對電源管理模塊輸出 的直流電進行穩壓，輸出穩定的供電電壓給無線傳感器；所述電源管理模塊整流后輸出的 直流電低于儲能模塊的儲能電壓時，所述儲能模塊給所述電源管理模塊放電。 所述的無線傳感器的供電電路中，所述電源管理模塊包括： 用于對能量收集器輸出的電壓進行整流和限壓處理的整流限壓單元； 用于濾去整流限壓單元輸出的直流電的毛刺的濾波單元； 用于對整流限壓單元輸出的直流電進行穩壓的降壓式變換單元； 所述能量收集器連接整流限壓單元的輸入端，所述整流限壓單元的第一輸出端通 過濾波單元連接降壓式變換單元，所述降壓式變換單元通過輸出控制模塊連接無線傳感 器；所述整流限壓單元的第二輸出端連接儲能模塊。 所述的無線傳感器的供電電路中，所述電源管理模塊包括第一芯片、第一電容、第 二電容和電感；所述第一芯片的PZ1端連接能量收集器的第一輸出端，所述第一芯片的PZ2 端連接能量收集器的第二輸出端；所述第一芯片的Vin端連接儲能模塊，所述第一芯片的 Vin2端連接第一芯片的D0端、還通過第一電容接地；所述第一芯片的GND端接地，所述第 一芯片的Vout端連接電感的一端、第二電容的一端和輸出控制模塊的輸入端；所述電感的 另一端連接第一芯片的SW端，所述第二電容的另一端接地，所述第一芯片的Pgood端連接 輸出控制模塊的使能端，所述第一芯片的D1端接地。 所述的無線傳感器的供電電路中，所述儲能模塊包括第三電容和第四電容；所述 第三電容的一端連接第一芯片的Vin端和第四電容的一端，所述第三電容的另一端接地， 所述第四電容的另一端連接第一芯片的CAP端。 所述的無線傳感器的供電電路中，所述輸出控制模塊包括第二芯片、第五電容、第 六電容和電阻；所述第二芯片的Vin端為輸出控制模塊的輸入端、連接電感的一端、第一芯 片的Vout端和第二電容的一端，所述第二芯片的_端為輸出控制模塊的使能端、連接第 二芯片的5/5端和第一芯片的Pgood端；所述第二芯片的GND端接地，所述第二芯片的Vout 端為輸出控制模塊的輸出端、連接電阻的一端、第五電容的一端和無線傳感器；所述電阻的 另一端連接第二芯片的P0R端，所述第五電容的另一端接地，所述第二芯片的C1-端通過第 六電容連接所述第二芯片的C1+端。 所述的無線傳感器的供電電路中，所述第一芯片的型號為LTC3588-1。 所述的無線傳感器的供電電路中，所述第二芯片的型號為LTC1515。 -種無線傳感器，包括如上所述的無線傳感器的供電電路。 相較于現有技術，本技術提供的一種無線傳感器及其供電電路，包括能量收 集器、電源管理模塊、儲能模塊和輸出控制模塊；能量收集器收集環境中的能量，并將能量 轉化為電能輸出給電源管理模塊；所述電源管理模塊對能量收集器輸出的電能進行整流后 輸出給儲能模塊，并將整流后的直流電進行濾波、限壓處理后輸出給輸出控制模塊；所述輸 出控制模塊對輸入的直流電進行穩壓，輸出穩定的供電電壓給無線傳感器。使得無線傳感 器可擺脫對電池的依賴，提高了無線傳感器的壽命。電源管理模塊整流后輸出的直流電低 于儲能模塊的儲能電壓時，儲能模塊給所述電源管理模塊放電；這樣，能量收集器收集的能 量多時，存儲在儲能模塊中，在能量收集器手機的能量較少時，儲能模塊釋放能量給電源管 理模塊，使所述供電電路工作得更長久。【附圖說明】 圖1為本技術提供的無線傳感器的供電電路的結構框圖。 圖2為本技術提供的無線傳感器的供電電路的電路圖。【具體實施方式】 本技術提供一種無線傳感器及其供電電路，為使本技術的目的、技術方 案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本技術進一步詳細說明。應當理 解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本技術，并不用于限定本技術。 請參閱圖1，本技術提供的無線傳感器的供電電路，包括能量收集器10、電源 管理模塊20、儲能模塊30和輸出控制模塊40。 所述能量收集器10,用于收集環境中的能量，具體為微弱能量收集器，其用于收集 環境中的微弱能量。所述能量收集器可以是用來收集振動能量的振動能量收集器、收集電 磁能的電磁能量收集器、收集熱能的熱能收集器、收集摩擦能的摩擦能量收集器等，用以滿 足應用于不同環境的能量收集。 所述電源管理模塊20,用于對能量收集器10輸出的電能進行整流后輸出給儲能 模塊30,并將整流后的直流電進行濾波、限壓處理后輸出給輸出控制模塊40。 所述儲能模塊30,用于儲存電源管理模塊20輸出的能量，在所述電源管理模塊20 整流后輸出的直流電低于儲能模塊30的儲能電壓時，給所述電源管理模塊20放電。換而 言之，在能量收集器10收集的能量充足時，多余的能量儲存在儲能模塊30中，在能量收集 器10收當前第1頁本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種無線傳感器的供電電路，其特征在于，包括能量收集器、電源管理模塊、儲能模塊和輸出控制模塊；所述能量收集器收集環境中的能量，并將能量轉化為電能輸出給電源管理模塊；所述電源管理模塊對能量收集器輸出的電能進行整流后輸出給儲能模塊，并將整流后的直流電進行濾波、限壓處理后輸出給輸出控制模塊；所述輸出控制模塊對電源管理模塊輸出的直流電進行穩壓，輸出穩定的供電電壓給無線傳感器；所述電源管理模塊整流后輸出的直流電低于儲能模塊的儲能電壓時，所述儲能模塊給所述電源管理模塊放電。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：曹廣忠，榮訓，陳志敏，
申請(專利權)人：深圳大學，
類型：新型
國別省市：廣東;44