一种性能稳定的电源管理电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电学领域，具体的是涉及一种传感器电源管理电路。
【背景技术】
[0002]电源管理是指如何将电源有效分配给系统的不同组件。电源管理对于依赖电池电源的移动式设备至关重要。通过降低组件闲置时的能耗，优秀的电源管理系统能够将电池寿命延长两倍或三倍。电源管理技术也称做电源控制技术，它属于电力电子技术的范畴，是集电力变换，现代电子，网络组建，自动控制等多学科于一体的边缘交叉技术，现今已经广泛应用到工业，能源，交通，信息，航空，国防，教育，文化等诸多领域。年来，人们对大功率用电设备的需求不断增加，因用电过量而引起的电火灾时有发生，因此对电线状态的监测变得尤为重要。目前，自供能技术普遍采用的环境能量有太阳能、风能、机械能、电磁能等，而空间电磁场普遍存在于自然界的各个角落，是自供电无线传感器的潜在能源。传统的电源管理电路采用桥式整流电路和控制电路结合，对电能进行存储；采用匹配电路和倍压电路使管理电路的输出电压达到无线传感节点的额定工作电压；提出一种自适应算法调整转换器占空比来提高能量采集管理电路的输出功率。然而，受换能器线圈电感体积的限制，传统方法的管理电路当超级电容积累到一定程度，控制电路、电容放电驱动电路无法工作，并且在弱电磁能量密度环境中电路的输出功率不足。
【发明内容】
[0003]本发明就是针对上述问题，提供一种工作性能稳定、可适用于各种环境的一种性能稳定的电源管理电路。
[0004]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括空间电磁场、PC机数据处理模块、上变频匹配电路、控制器、信号处理器、比较器、温度电流传感器、稳压器、无线收发节点、稳压输出电路；其特征在于:控制器的输入锻炼连接信号处理器、PC机数据处理模块；PC机数据处理模块连接空间电磁场和上变频匹配电路，控制器的输出端口连接稳压器、温度电流传感器、比较器和无线收发节点；温度电流传感器、稳压器和无线收发节点连接稳压输出电路。
[0005]作为本发明的一种优选方案，所述的控制器为AT89C52单片机。
[0006]本发明有益效果。
[0007]本发明在控制器控制下通过稳压、和比较等方式解决了存储在超级电容中的能量不足以驱动传感器工作的问题，公开了一种上变频电源管理电路，提高超级电容的充电功率。通过提高电路的工作频率来减小谐振电容值，增加电路的品质因数，使电路在微弱的环境能量中产生较高的输出功率，提高能量采集效率。
【附图说明】
[0008]图1是本发明的电路原理图。
【具体实施方式】
[0009]如图所示，本发明包括空间电磁场、PC机数据处理模块、上变频匹配电路、控制器、信号处理器、比较器、温度电流传感器、稳压器、无线收发节点、稳压输出电路；其特征在于:控制器的输入锻炼连接信号处理器、PC机数据处理模块；PC机数据处理模块连接空间电磁场和上变频匹配电路，控制器的输出端口连接稳压器、温度电流传感器、比较器和无线收发节点；温度电流传感器、稳压器和无线收发节点连接稳压输出电路。
[0010]作为本发明的一种优选方案，所述的控制器为AT89C52单片机。
[0011]小体积、低功耗的自全式智能传感系统用线圈换能器采集电线周围交变的电磁场能量并将电磁能转换为电能，经电源管理电路实现电能的存储和释放。当储能电路中超级电容能量积累到一定程度，控制电路启动稳压输出电路使超级电容放电，驱动无线收发节点工作。无线收发节点将传感器采集到的电线电流、温度参数发送到主节点。PC机与主节点相连进行数据处理和显示，可实现用电状态实时监测。
[0012]为了提高电路的工作频率，提出了上变频匹配电路。匹配电路由变压器、双向开关和匹配电容组成。根据线圈的感性输出特征，在线圈二次侧绕制两个绕组，可构成双线圈电磁能量采集器，同时也成为匹配电路的变压器。
[0013]电源管理电路由上变频匹配电路、AC/DC整流电路、能量存储电路、控制电路和稳压输出电路组成。管理电路的工作情况为:电路经过频率上变换、匹配后整流输出，将电能存储在超级电容Cst中。当超级电容两端电压达到预设门限电压时，控制电路启动稳压电路工作，将存储在超级电容中的能量释放，驱动无线收发节点工作。
[0014]上变频匹配电路由变压器、双向开关和匹配电容组成。双线圈换能器与匹配电容Cl、C2分别形成变压器的初级回路和次级回路。变压器的初级回路设置了一个双向开关
S、一个控制电路控制开关的导通和关断，通过开关导通和断开时间内电感与电容之间的震荡，实现频率上变换。
[0015]上变频匹配电路输出电压随时间变换与理论推导相符。开关导通期间，变压器次级电感两端电压为高频阻尼震荡与正弦信号叠加；开关断开时间内，变压器初级回路断路，次级电感电压发生跳变，输出电压为高频阻尼震荡。匹配电路输出电压峰峰值达60V，是线圈换能器输出正弦电压的3倍。电路的工作频率提高，变压器次级回路匹配电容减小，管理电路的品质因数提尚。
【主权项】
1.一种性能稳定的电源管理电路，包括空间电磁场、PC机数据处理模块、上变频匹配电路、控制器、信号处理器、比较器、温度电流传感器、稳压器、无线收发节点、稳压输出电路；其特征在于:控制器的输入锻炼连接信号处理器、PC机数据处理模块；PC机数据处理模块连接空间电磁场和上变频匹配电路，控制器的输出端口连接稳压器、温度电流传感器、比较器和无线收发节点；温度电流传感器、稳压器和无线收发节点连接稳压输出电路。2.根据权利要求1所述一种性能稳定的电源管理电路，其特征在于:所述的控制器为AT89C52单片机。
【专利摘要】一种性能稳定的电源管理电路属于电学领域，具体的是涉及一种传感器电源管理电路。本发明提供一种工作性能稳定、可适用于各种环境的一种性能稳定的电源管理电路。本发明包括空间电磁场、PC机数据处理模块、上变频匹配电路、控制器、信号处理器、比较器、温度电流传感器、稳压器、无线收发节点、稳压输出电路；其特征在于：控制器的输入锻炼连接信号处理器、PC机数据处理模块；PC机数据处理模块连接空间电磁场和上变频匹配电路，控制器的输出端口连接稳压器、温度电流传感器、比较器和无线收发节点；温度电流传感器、稳压器和无线收发节点连接稳压输出电路。
【IPC分类】G05B19/042, H02J7/00
【公开号】CN105634047
【申请号】CN201410618866
【发明人】赵俭
【申请人】赵俭
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年11月6日