一種能量管理電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種能量管理電路，該能量管理電路包括：預(yù)處理模塊，第一能量儲存模塊，控制模塊，充電管理模塊和第二能量儲存模塊，其中：預(yù)處理模塊用于對于輸入的電信號進(jìn)行預(yù)處理；第一能量儲存模塊用于對經(jīng)過預(yù)處理的電信號進(jìn)行能量收集和儲存；控制模塊用于根據(jù)第一能量儲存模塊的狀態(tài)控制第一能量儲存模塊對于后級模塊的供電通斷；能量管理模塊用于調(diào)制第一能量儲存模塊釋放的電能，以對第二能量儲存模塊進(jìn)行穩(wěn)定充電；第二能量儲存模塊用于儲存能量管理模塊輸入的電能，以為負(fù)載供電。本發(fā)明可以對所有輸出電信號進(jìn)行調(diào)制和能量管理，應(yīng)用廣泛。
【專利說明】一種能量管理電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微納能源收集存儲【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種能量管理電路，是一種能 夠?qū)㈦娦盘枖嗬m(xù)存儲在能量儲存模塊中的完全自驅(qū)動自控制的新型能量管理電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 摩擦發(fā)電機(jī)屬于繼電磁發(fā)電機(jī)和壓電發(fā)電機(jī)之后又一重要的能量收集技術(shù)，它利 用摩擦起電效應(yīng)和靜電感應(yīng)的耦合，將周圍環(huán)境中普遍存在的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。根據(jù)發(fā) 電機(jī)制的不同，摩擦發(fā)電機(jī)主要分為兩大類：接觸分離式和平面滑動式。除了旋轉(zhuǎn)式摩擦發(fā) 電機(jī)的輸出為類正弦波信號，其它摩擦發(fā)電機(jī)的輸出均為超短脈沖交流信號。絕大多數(shù)摩 擦發(fā)電機(jī)的輸出均具有一共同特點(diǎn)：高電壓低電流低功率。
[0003] 目前，典型的摩擦發(fā)電機(jī)能量管理電路主要由變壓器，整流橋，濾波電容，穩(wěn)壓管 和電容組成，但是因?yàn)殡娙萑萘坑邢?，同時放電時電壓電流不穩(wěn)定，這對于絕大多數(shù)需要恒 壓恒流供電的商用電子設(shè)備而言，很難得到實(shí)際的應(yīng)用。另外，針對摩擦發(fā)電機(jī)高壓輸出的 降壓方法包括電容串并聯(lián)降壓和變壓器降壓方法，這兩種方法都具有自身的局限性，其中， 電容串并聯(lián)降壓法的局限性在于，當(dāng)降壓倍率較大時將會使用大量的電容，不便于集成，同 時電容的串并聯(lián)連接需要人為手動切換，因此這種降壓方法將大大阻礙摩擦發(fā)電機(jī)的產(chǎn)業(yè) 化以及在自驅(qū)動自控制系統(tǒng)中的應(yīng)用；對于變壓器降壓法，由于變壓器的功耗對于絕大多 數(shù)非旋轉(zhuǎn)式摩擦發(fā)電機(jī)低至毫瓦級別的功率而言太大，摩擦發(fā)電機(jī)的絕大部分甚至全部能 量都將損耗在變壓器上，可見對于絕大部分摩擦發(fā)電機(jī)而言，變壓器降壓法根本不適用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決傳統(tǒng)摩擦發(fā)電機(jī)能量管理電路功耗大、不便于集成、無法自控制以及不 能真正適用于商用電子產(chǎn)品等問題，本發(fā)明的目的是提供一種新型能量管理電路，該電路 主要由芯片組成，以方便集成，這使得摩擦發(fā)電機(jī)的產(chǎn)業(yè)化向前邁出了一大步，同時針對摩 擦發(fā)電機(jī)的高電壓輸出，本發(fā)明出于功耗的考慮采取不降壓的方式，并且最終選用可充電 鋰離子電池作為最終能量存儲設(shè)備。由于鋰離子電池給負(fù)載供電時，電壓電流穩(wěn)定且容量 比電容大得多，所以本發(fā)明能量管理電路具有低功耗，完全自驅(qū)動自控制，便于集成和產(chǎn)業(yè) 化的優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明提出了一種能量管理電路，該能量管理電路包括：預(yù)處理模塊，第一能量儲 存模塊，控制模塊，能量管理模塊和第二能量儲存模塊，其中：
[0006] 所述預(yù)處理模塊用于對于輸入的電信號進(jìn)行預(yù)處理；
[0007] 所述第一能量儲存模塊與所述預(yù)處理模塊連接，用于對經(jīng)過預(yù)處理的電信號進(jìn)行 能量收集和儲存；
[0008] 所述控制模塊與所述第一能量儲存模塊連接，用于根據(jù)所述第一能量儲存模塊的 狀態(tài)控制所述第一能量儲存模塊對于后級模塊的供電通斷；
[0009] 所述能量管理模塊與所述控制模塊連接，用于調(diào)制所述第一能量儲存模塊釋放的 電能，以對所述第二能量儲存模塊進(jìn)行穩(wěn)定充電；
[0010] 所述第二能量儲存模塊與所述能量管理模塊和負(fù)載連接，用于儲存所述能量管理 模塊輸入的電能，以為負(fù)載供電。
[0011] 其中，所述預(yù)處理模塊包括整流模塊和/或?yàn)V波模塊，其中，所述整流模塊為由多 個二極管構(gòu)成的整流橋，所述濾波模塊包括兩個并聯(lián)的電容。
[0012] 其中，所述二極管的反向恢復(fù)時間 < 電信號的周期。
[0013] 其中，所述濾波模塊中的兩個電容的容量不同，其中，大容量電容的容量大于 1 μ F，小容量電容的容量小于InF，且大容量電容的容量與小容量電容的容量之比> 1000。
[0014] 其中，所述第一能量儲存模塊包括至少一個儲能電容，所述儲能電容的電容量 彡500 μ F，漏電流小于10 μ A，功耗小于10 μ W。
[0015] 其中，當(dāng)輸入的電信號為高壓電信號時，所述二極管的擊穿電壓、所述濾波模塊中 的電容以及所述儲能電容的耐受電壓均彡500V。
[0016] 其中，所述控制模塊包括信號控制模塊和開關(guān)模塊，其中：
[0017] 所述信號控制模塊用于根據(jù)所述第一能量儲存模塊的電壓高低狀態(tài)向所述開關(guān) 模塊輸出相應(yīng)的控制信號；
[0018] 所述開關(guān)模塊用于根據(jù)所接收到的控制信號控制所述第一能量儲存模塊對于后 續(xù)模塊的供電通斷。
[0019] 其中，所述信號控制模塊為雙遲滯比較器芯片，所述開關(guān)模塊為開關(guān)芯片，所述雙 遲滯比較器芯片和開關(guān)芯片的啟動功率均小于儲能電容的輸出功率。
[0020] 其中，所述能量管理模塊至少包括斷續(xù)充電管理芯片，所述斷續(xù)充電管理芯片的 啟動功率小于儲能電容的輸出功率。
[0021] 其中，所述第二能量儲存模塊為可充電鋰離子電池。
[0022] 除了摩擦發(fā)電機(jī)，本發(fā)明提出的上述能量管理電路同樣適合于壓電發(fā)電機(jī)的能量 管理以及太陽能的收集存儲，也就是說，本發(fā)明能量管理電路既可以對高電壓、低電流、低 功率電信號進(jìn)行調(diào)制和能量管理，也可以對低電壓、高電流、高功率電信號或其它電信號進(jìn) 行調(diào)制和能量管理。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明能量管理電路的結(jié)構(gòu)框圖；
[0024] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的能量管理電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0026] 圖1是本發(fā)明能量管理電路的結(jié)構(gòu)框圖，如圖1所示，所述能量管理電路包括：預(yù) 處理模塊，第一能量儲存模塊，控制模塊，能量管理模塊和第二能量儲存模塊，其中：
[0027] 所述預(yù)處理模塊用于對于輸入的電信號進(jìn)行預(yù)處理，得到經(jīng)過預(yù)處理的電信號；
[0028] 其中，所述預(yù)處理模塊包括整流模塊和/或?yàn)V波模塊，所述整流模塊用于對于輸 入的交流電信號進(jìn)行整流，得到直流電信號；所述濾波模塊用于對于輸入電信號進(jìn)行濾波， 以濾除其中的噪聲。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以了解，當(dāng)輸入的電信號為交流電信號時，需要整流 模塊首先對交流電信號進(jìn)行整流處理；但如果輸入的電信號為直流電信號時，無需整流模 塊，可直接使用濾波模塊對于直流電信號進(jìn)行濾波。
[0029] 所述第一能量儲存模塊與所述預(yù)處理模塊連接，用于對所述預(yù)處理模塊輸出的電 信號進(jìn)行能量收集和儲存；
[0030] 所述控制模塊與所述第一能量儲存模塊連接，用于根據(jù)所述第一能量儲存模塊的 狀態(tài)控制所述第一能量儲存模塊對于后級模塊的供電通斷；
[0031] 所述能量管理模塊與所述控制模塊連接，用于調(diào)制所述第一能量儲存模塊釋放的 電能，以對所述第二能量儲存模塊進(jìn)行穩(wěn)定充電；
[0032] 所述第二能量儲存模塊與所述能量管理模塊和負(fù)載連接，用于最終儲存輸入的電 能，以為負(fù)載進(jìn)行供電。
[0033] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的能量管理電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖，理論上，所述能 量管理電路能夠?qū)τ谒须娦盘栠M(jìn)行能量管理，其不僅可以對于正弦電信號、鋸齒電信號 等常見的電信號進(jìn)行能量管理，還可以對于脈沖電信號、短脈沖電信號等非常見電信號進(jìn) 行能量管理；不僅可以對于低壓高功率信號進(jìn)行能量管理，還可以對于高壓低功率信號進(jìn) 行能量管理。為了方便起見，本實(shí)施例以摩擦發(fā)電機(jī)輸出的高壓脈沖交流電信號為例，對于 本發(fā)明的能量管理電路進(jìn)行說明，但本發(fā)明能量管理電路不僅僅限于此。如圖2所示：
[0034] 在本實(shí)施例中，所述整流濾波模塊包括整流模塊和濾波模塊，進(jìn)一步地，所述整流 模塊為由多個二極管構(gòu)成的整流橋，比如由四個二極管Dl、D2、D3、D4構(gòu)成的整流橋，具體 地，在該實(shí)施例中，第一二極管Dl的正極與第三二極管D3的負(fù)極相連，產(chǎn)生的結(jié)點(diǎn)與摩擦 發(fā)電機(jī)的一個輸出端相連；第二二極管D2的正極與第四二極管D4的負(fù)極相連，產(chǎn)生的結(jié)點(diǎn) 與摩擦發(fā)電機(jī)的另一個輸出端相連，第一二極管Dl的負(fù)極與第二二極管D2的負(fù)極相連，產(chǎn) 生的結(jié)點(diǎn)與后續(xù)模塊的正極相連，第三二極管D3的正極與第四二極管D4的正極相連，產(chǎn)生 的結(jié)點(diǎn)接地。其中，所述二極管的擊穿電壓3 500V，反向恢復(fù)時間 < 交流電信號的周期。當(dāng) 然，所述整流模塊也可以采用已經(jīng)量產(chǎn)化的整流橋模塊。本發(fā)明對于整流模塊的具體實(shí)現(xiàn) 形式不作具體的限定，所有能夠?qū)斎腚娦盘栠M(jìn)行直流整流的整流模塊均落入本發(fā)明的保 護(hù)范圍內(nèi)。
[0035] 其中，由于絕大多數(shù)摩擦發(fā)電機(jī)的輸出信號為高頻高壓的短脈沖交流信號，因此 構(gòu)成所述整流橋的二極管需選用耐高壓的快恢復(fù)二極管，比如二極管FR607。本發(fā)明將高于 500V的電壓定義為高壓；所述快恢復(fù)指的是所采用的二極管的反向恢復(fù)時間小于摩擦發(fā) 電機(jī)交流輸出電信號的周期，由于大部分摩擦發(fā)電機(jī)的交流輸出電信號的周期為幾納秒， 因此在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述快恢復(fù)指的是所采用的二極管的反向恢復(fù)時間小于等于一 納秒。
[0036] 所述摩擦發(fā)電機(jī)輸出的交流電信號經(jīng)過所述整流模塊后，被整流成脈沖直流電信 號，所述整流模塊將該脈沖直流電信號輸出給所述濾波模塊。
[0037] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述濾波模塊包括兩個并聯(lián)的電容Cl和C2,其中，第一電 容Cl的正極與第二電容C2的一端相連，形成的結(jié)點(diǎn)與所述整流模塊的第一二極管Dl和第 二二極管D2的負(fù)極相連，第一電容Cl的負(fù)極與第二電容C2的另一端相連，形成的結(jié)點(diǎn)接 地。在本實(shí)施例中，由于絕大多數(shù)摩擦發(fā)電機(jī)的輸出信號為高頻高壓的短脈沖交流信號，因 此，所述電容選為耐高壓電容，其耐受電壓> 500V，優(yōu)選為> 1000V。在本發(fā)明另一實(shí)施例 中，所述電容Cl和C2的耐壓值均為1000V，可以適用于摩擦發(fā)電機(jī)的高壓輸出，同時為了保 證好的濾波效果，兩個電容Cl和C2的容量大小不同，最好相差較大，其中，大容量電容的容 量大于1 μ F，主要用于濾除低頻干擾信號，小容量電容的容量小于InF，主要用于濾除高頻 信號，且大容量電容的容量與小容量電容的容量之比> 1000,比如大容量電容可以選擇型 號為1000V/10yF的電容，小容量電容可以選擇型號為1000V/0. InF的電容。
[0038] 所述整流模塊輸出的直流電信號經(jīng)過所述濾波模塊的濾波處理后，得到相對比較 平滑的電信號，以便于位于后級的第一能量儲存模塊對其進(jìn)行能量收集。
[0039] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述第一能量儲存模塊包括至少一個儲能電容C3,其中，所 述儲能電容C3為耐高壓超大容量漏電流小功耗低的電容，具體地，所述儲能電容C3的耐受 電壓彡500V，優(yōu)選為彡1000V ;電容量彡500yF，優(yōu)選為彡IOOOyF,比如可以選用型號為 1000V/680 μ F的電容；漏電流小于10 μ A(大部分摩擦發(fā)電機(jī)的輸出電流為幾十μ A);功 耗小于10 μ W(大部分摩擦發(fā)電機(jī)的瞬時功率為幾十μ W)。其中，儲能電容C3超大容量的選 擇是出于其驅(qū)動能力的考慮，摩擦發(fā)電機(jī)能量收集的一個核心難點(diǎn)就是能量收集模塊的能 量收集效率偏低，這樣就會導(dǎo)致單位時間內(nèi)所能獲得的電能尚不足以驅(qū)動低功耗甚至超低 功耗的用電設(shè)備，而后方的控制模塊以及能量管理模塊均需要一定的電能才能被驅(qū)動，因 此，能量收集模塊必須要運(yùn)用大容量的電容進(jìn)行初級能量儲存，才能夠積累到足夠的電能， 繼而才可以驅(qū)動后續(xù)的用電模塊，也就是說，只有儲能電容的容量足夠大，才能保證足夠的 儲電能力，進(jìn)而保證能夠有效地驅(qū)動后續(xù)模塊工作；儲能電容C3耐高壓的選擇是出于對于 摩擦發(fā)電機(jī)高壓輸出的考慮；考慮到能量管理電路的能量收集效率，儲能電容C3還需要具 有漏電流小和損耗小的特點(diǎn)。
[0040] 當(dāng)然，所述第一能量儲存模塊也可采用其他能量儲存器件，本發(fā)明對其不作具體 限定，只要其能夠有效收集和儲存輸入電信號的能量即可。
[0041] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述控制模塊包括信號控制模塊和開關(guān)模塊，其中：
[0042] 所述信號控制模塊用于根據(jù)所述第一能量儲存模塊的電壓高低狀態(tài)向所述開關(guān) 模塊輸出相應(yīng)的控制信號；
[0043] 所述開關(guān)模塊用于根據(jù)所接收到的控制信號控制所述第一能量儲存模塊對于后 續(xù)模塊的供電通斷。
[0044] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述信號控制模塊米用雙遲滯比較器芯片ICL7665,所述開 關(guān)模塊采用開關(guān)芯片CD4051，這兩種芯片均屬于本領(lǐng)域常用的芯片，對于其具體的結(jié)構(gòu)參 數(shù)，本發(fā)明不再贅述。當(dāng)然，所述信號控制模塊和開關(guān)模塊也可采用其他控制器件和開關(guān)器 件，本發(fā)明對其不作具體限定，只要其能夠準(zhǔn)確控制第一能量儲存模塊對于后級模塊的供 電通斷即可。
[0045] 所述控制模塊是控制儲能電容C3放電或是停止放電繼續(xù)蓄電的一個關(guān)鍵部分， 如果沒有控制模塊，儲能電容C3上就不能外接任何負(fù)載，因?yàn)橹灰佑胸?fù)載，負(fù)載在單位 時間里消耗的電能都將大于第一能量儲存模塊在單位時間里收集到的電能，具體地，因?yàn)?大部分摩擦發(fā)電機(jī)的瞬時輸出功率最高只有幾十μ w，倘若將負(fù)載直接連接到儲能電容C3 的兩端，由于負(fù)載的消耗功率將會達(dá)到HiW級別，這樣就會使得儲能電容C3實(shí)際表現(xiàn)為凈放 電。
[0046] 其中，所述信號控制模塊向所述開關(guān)模塊發(fā)送的控制信號為高電平信號或低電平 信號，進(jìn)一步地，所述信號控制模塊通過檢測儲能電容C3兩端的電壓來選擇向所述開關(guān)模 塊輸出高電平信號或者低電平信號，比如，如果所述儲能電容C3兩端的電壓高于一閾值檢 測電壓，則所述信號控制模塊向所述開關(guān)模塊輸出低電平信號；反之，如果所述儲能電容 C3兩端的電壓低于所述閾值檢測電壓，則所述信號控制模塊向所述開關(guān)模塊輸出高電平信 號；具體地，對于雙遲滯比較器芯片ICL7665,可通過設(shè)置其分壓電阻R1，R2,閾值檢測電阻 R3的阻值（如圖2所示）來設(shè)置所述閾值檢測電壓。在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述閾值檢測 電壓設(shè)為5V，即當(dāng)所述儲能電容C3兩端的電壓大于5V時，雙遲滯比較器芯片ICL7665的輸 出端OUTl輸出低電平信號，相反地，當(dāng)所述儲能電容C3兩端的電壓小于5V時，雙遲滯比較 器芯片ICL7665的輸出端OUTl輸出高電平信號。
[0047] 所述開關(guān)模塊的作用就是通過檢測信號控制模塊輸出的是高電平信號還是低電 平信號來控制自身的通斷，比如，如果所述開關(guān)模塊檢測到信號控制模塊輸出的是低電平 信號，則開關(guān)模塊導(dǎo)通（對于開關(guān)芯片⑶4051來說，即為管腳13和管腳0/1連通）整個能 量管理電路處于通路狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)所述儲能電容C3對于后續(xù)模塊的供電；相反地，如果 所述開關(guān)模塊檢測到信號控制模塊輸出的是高電平信號，則開關(guān)模塊斷開，整個能量管理 電路處于開路狀態(tài)，此時所述儲能電容C3只充電不供電。
[0048] 進(jìn)一步地，所述雙遲滯比較器芯片ICL7665和開關(guān)芯片⑶4051的啟動功率均小于 儲能電容C3的輸出功率。
[0049] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述能量管理模塊至少包括斷續(xù)充電管理芯片。
[0050] 由于絕大部分摩擦發(fā)電機(jī)的輸出為不連續(xù)的脈沖電信號而且輸出功率很低，儲能 電容C3的兩端電壓達(dá)到5V時便開始放電，并且儲能電容C3的放電功率比摩擦發(fā)電機(jī)的輸 出功率要大得多，以上因素必然會導(dǎo)致儲能電容C3的放電是斷斷續(xù)續(xù)的，因此，需要對于 儲能電容C3的充放電進(jìn)行管理。
[0051] 斷續(xù)充電管理芯片對于其最低工作條件的要求非?？量?，即必須在工作電壓和工 作電流都同時達(dá)到要求，并且保證持續(xù)給與的情況下，斷續(xù)充電管理芯片才能正常工作，否 貝1J，斷續(xù)充電管理芯片不但不能工作，還會將儲能電容C3所儲存的能量由芯片漏電流消耗 干凈，因此本發(fā)明選取斷續(xù)充電管理芯片對于所述儲能電容C3的充放電進(jìn)行管理，即將所 述儲能電容C3釋放的電能再次儲存起來，以保證對于所述第二能量儲存模塊充電電流的 穩(wěn)定性。
[0052] CN3153是一種可支持?jǐn)嗬m(xù)充電的單節(jié)鋰離子電池充電管理芯片，它是專門為利用 輸出電流能力有限的輸入電壓源對單節(jié)鋰離子電池進(jìn)行充電管理的芯片，芯片內(nèi)部的功率 晶體管對芯片內(nèi)部的電池進(jìn)行恒流和恒壓充電，充電電流可以利用外部電阻編程設(shè)定，最 大持續(xù)充電電流可達(dá)1A，且不需要另外加設(shè)阻流二極管和電流檢測電阻。當(dāng)然，所述能量管 理模塊也可采用其他充電管理器件，本發(fā)明對其不作具體限定，只要其能夠保證對于所述 第二能量儲存模塊充電電流的穩(wěn)定性即可。
[0053] 進(jìn)一步地，所述斷續(xù)充電管理芯片CN3153的啟動功率小于儲能電容C3的輸出功 率。
[0054] 另外，為了保證斷續(xù)充電管理芯片CN3153能夠正常工作，必要的外圍分立元件是 必不可少的，如圖2所示，電容C4是充電管理芯片電源輸入端的旁路電容；為了保證充電管 理芯片CN3153正常工作，需要在斷續(xù)充電管理芯片CN3153的BAT端（BAT端屬于斷續(xù)充電 管理芯片CN3153的一個引腳，該引腳用于直接為后續(xù)能量存儲模塊充電）到GND之間連接 電阻R6和電容C5 ;同時為了方便觀察斷續(xù)充電管理芯片CN3153的充電情況，分別在斷續(xù) 充電管理芯片CN3153的充電狀態(tài)指示端O/似?和充電結(jié)束狀態(tài)指示端連接狀態(tài)指 示燈，比如一個紅色LED和一個綠色LED的狀態(tài)指示燈，而電阻R4是這兩個LED狀態(tài)指示 燈的限流電阻；與此同時通過調(diào)節(jié)電阻R5的阻值可以調(diào)整斷續(xù)充電管理芯片CN3153對于 后級第二能量儲存模塊的充電電壓。
[0055] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述第二能量儲存模塊采用可充電鋰離子電池，所述可充 電鋰離子電池用于儲存所述第二能量儲存模塊輸入的電能，并直接對后級的負(fù)載進(jìn)行供 電。相比電容和其他類型的電池，所述可充電鋰離子電池具備以下特點(diǎn)：能夠穩(wěn)定儲能并 穩(wěn)定對負(fù)載供電，電荷保持能力比電容強(qiáng)很多，能量密度高，無污染，循環(huán)壽命高，無記憶效 應(yīng)，快速充電等等。當(dāng)然，所述第二能量儲存模塊也可采用其他能量儲存器件，本發(fā)明對其 不作具體限定，只要其能夠穩(wěn)定儲能并穩(wěn)定地對于負(fù)載供電即可。
[0056] 綜上，本發(fā)明能量管理電路可以對所有高電壓、低電流、低功率脈沖輸出電信號進(jìn) 行調(diào)制和能量管理，應(yīng)用廣泛。
[0057] 以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種能量管理電路，其特征在于，該能量管理電路包括：預(yù)處理模塊，第一能量儲存 模塊，控制模塊，能量管理模塊和第二能量儲存模塊，其中： 所述預(yù)處理模塊用于對于輸入的電信號進(jìn)行預(yù)處理； 所述第一能量儲存模塊與所述預(yù)處理模塊連接，用于對經(jīng)過預(yù)處理的電信號進(jìn)行能量 收集和儲存； 所述控制模塊與所述第一能量儲存模塊連接，用于根據(jù)所述第一能量儲存模塊的狀態(tài) 控制所述第一能量儲存模塊對于后級模塊的供電通斷； 所述能量管理模塊與所述控制模塊連接，用于調(diào)制所述第一能量儲存模塊釋放的電 能，以對所述第二能量儲存模塊進(jìn)行穩(wěn)定充電； 所述第二能量儲存模塊與所述能量管理模塊和負(fù)載連接，用于儲存所述能量管理模塊 輸入的電能，以為負(fù)載供電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量管理電路，其特征在于，所述預(yù)處理模塊包括整流模塊 和/或?yàn)V波模塊，其中，所述整流模塊為由多個二極管構(gòu)成的整流橋，所述濾波模塊包括兩 個并聯(lián)的電容。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的能量管理電路，其特征在于，所述二極管的反向恢復(fù)時間 <電信號的周期。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的能量管理電路，其特征在于，所述濾波模塊中的兩個電容的 容量不同，其中，大容量電容的容量大于1 U F，小容量電容的容量小于InF，且大容量電容 的容量與小容量電容的容量之比> 1000。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量管理電路，其特征在于，所述第一能量儲存模塊包括至 少一個儲能電容，所述儲能電容的電容量> 500 iiF，漏電流小于10 iiA，功耗小于10 iiW。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2、4或5所述的能量管理電路，其特征在于，當(dāng)輸入的電信號為高壓電 信號時，所述二極管的擊穿電壓、所述濾波模塊中的電容以及所述儲能電容的耐受電壓均 彡 500V。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的能量管理電路，其特征在于，所述控制模塊包括信號控制模 塊和開關(guān)模塊，其中： 所述信號控制模塊用于根據(jù)所述第一能量儲存模塊的電壓高低狀態(tài)向所述開關(guān)模塊 輸出相應(yīng)的控制信號； 所述開關(guān)模塊用于根據(jù)所接收到的控制信號控制所述第一能量儲存模塊對于后續(xù)模 塊的供電通斷。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的能量管理電路，其特征在于，所述信號控制模塊為雙遲滯比 較器芯片，所述開關(guān)模塊為開關(guān)芯片，所述雙遲滯比較器芯片和開關(guān)芯片的啟動功率均小 于儲能電容的輸出功率。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的能量管理電路，其特征在于，所述能量管理模塊至少包括斷 續(xù)充電管理芯片，所述斷續(xù)充電管理芯片的啟動功率小于儲能電容的輸出功率。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量管理電路，其特征在于，所述第二能量儲存模塊為可充 電鋰離子電池。
【文檔編號】H02J7/02GK104393658SQ201410655158
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月17日
【發(fā)明者】馬嘉豪, 張兆華, 劉雄, 姚言, 任天令 申請人:北京納米能源與系統(tǒng)研究所