脉冲供电电路及无源无线发射器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种脉冲供电电路及无源无线发射器。脉冲供电电路包括第一脉冲电源的供电端和第二脉冲电源的供电端，第二脉冲电源的时序晚于第一脉冲电源，且第一脉冲电源和第二脉冲电源极性相同，还包括储能电路和开关电路，储能电路的输入端连接到第一脉冲电源的供电端，储能电路的输出端连接到开关电路的输入端，开关电路的输出端连接到第二脉冲电源的供电端，且开关电路的输出端向控制开关电路的控制端输出控制开关电路导通的控制信号。无源无线发射器包括该脉冲供电电路。本实用新型能够提高转换效率，结构简单，成本较低，降低被供电的元器件功耗要求。
【专利说明】
脉冲供电电路及无源无线发射器
技术领域
[0001]本实用新型涉及电能转化技术领域，尤其涉及一种脉冲供电电路及无源无线发射器。
【背景技术】
[0002]微能量采集技术应用正在逐步推广，微能源采集技术中的关键在于微能源的提取转化和储存、分配效率。目前，机械能转化电能使用的大多是微动电磁发电模块这种微动能源装置，而且微动电磁发电模块这个装置目前都要朝小型化发展，而发电模块越小，它提供的电能也会越弱，所以对后面的电脉冲的采集效率也会越来越高。
[0003]微动电磁发电模块的发电能量的使用效果只有50%左右。所以需要选择负载功耗非常低的元器件和芯片组合来降低功耗，而这些极低功耗的芯片和元器件的价格比普通功耗的价格会高很多，因此间接会提高负载电路的制造成本，整个产品的生产成本也会相应提尚O
[0004]目前使用微动电磁发电模块的用大多用于给无线发射器供电。而无线发射电路部分的功耗主要是集中在开始发射期间，在其他时间段的功耗都比较低，因此现有发电模块很难满足用电需求。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是克服现有小型发电模块电能利用效率低，导致被供电的元器件功耗要求高，成本较高的技术问题。
[0006]为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现:
[0007 ]本实用新型的脉冲供电电路，包括第一脉冲电源的供电端和第二脉冲电源的供电端，第二脉冲电源的时序晚于第一脉冲电源，且第一脉冲电源和第二脉冲电源极性相同，还包括储能电路和开关电路，储能电路的输入端连接到第一脉冲电源的供电端，储能电路的输出端连接到开关电路的输入端，开关电路的输出端连接到第二脉冲电源的供电端，且开关电路的输出端向控制开关电路的控制端输出控制开关电路导通的控制信号。
[0008]开关电路控制第一脉冲电源跟随第二脉冲电源输出。第一脉冲电源跟随第二脉冲电源输出包括第一脉冲紧跟第二脉冲或在第二脉冲未结束时就开始第一脉冲。两个脉冲不间断输出，提高电能利用效率。
[0009 ]作为优选，脉冲供电电路还包括滤波电路，滤波电路连接到第二脉冲电源的供电端。
[0010]作为优选，脉冲供电电路还包括稳压电路，稳压电路的输入端连接到开关电路的输出端，开关电路的输出端通过稳压电路向控制开关电路的控制端输出控制开关电路导通的控制信号。
[0011]作为优选，开关电路包括第一三极管和第二三极管，第二三极管的输入端连接到储能电路的输出端，第二三极管的输出端连接到第二脉冲电源的供电端、第一三极管的控制端，第二三极管的控制端连接到第一三极管的输入端，第一三极管的输出端为负极输出端。当第一脉冲电源和第二脉冲电源输出的脉冲极性全为负时，只需要变更三极管类型。
[0012]作为优选，开关电路包括第一三极管和第二三极管，第二三极管的输入端连接到储能电路的输出端，第二三极管的输出端连接到第二脉冲电源的供电端、稳压电路的输入端，第二三极管的控制端连接到第一三极管的输入端，第一三极管的控制端连接到稳压电路的输出端，第一三极管的输出端为负极输出端。当第一脉冲电源和第二脉冲电源输出的脉冲极性全为负时，只需要变更三极管类型。
[0013]作为优选，开关电路还包括电阻Rl、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C3，第二三极管的输入端连接到储能电路的输出端、电阻Rl—端连接，第二三极管的控制端连接到电阻Rl另一端、电阻R4—端，电阻R4另一端连接到第一三极管的输入端，第一三极管的控制端连接到电阻R2—端、电容C3—端、电阻R3—端，电阻R3另一端连接到第二三极管的输出端、第二脉冲电源的供电端，第一三极管的输出端、电阻R2另一端和电容C3另一端为负极输出端。
[0014]作为优选，开关电路还包括电阻Rl、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C3，第二三极管的输入端连接到储能电路的输出端、电阻Rl —端连接，第二三极管的输出端连接到第二脉冲电源的供电端、稳压电路的输入端，第二三极管的控制端连接到电阻Rl另一端、电阻R4—端，电阻R4另一端连接到第一三极管的输入端，第一三极管的控制端连接到电阻R2—端、电容C3—端、电阻R3—端，电阻R3另一端连接到稳压电路的输出端，第一三极管的输出端、电阻R2另一端和电容C3另一端为负极输出端。
[0015]本实用新型的无源无线发射器，包括发电模块、供电电路和无线通信电路，供电电路将发电模块产生的电能输出到无线通信电路，供电电路为上述的脉冲供电电路。
[0016]本实用新型的有益效果是:(I)提高了小型发电模块电能利用效率，降低了被供电的元器件功耗要求，从而降低了成本。(2)通过调整电容C3的电容值能针对变动的负载功耗来分配电能。
【附图说明】
[0017]图1是实施例1的脉冲供电电路的电路原理框图；
[0018]图2是实施例1的脉冲供电电路的电路图；
[0019]图3是微动电磁发电模块的结构示意图；
[0020]图4是无源无线发射器的电路原理框图；
[0021]图5是实施例2的脉冲供电电路的电路原理框图
[0022]图6是实施例2的脉冲供电电路的电路图；
[0023]图7是图6电路的各个节点的电压波形图。
[0024]图中:1、储能电路，2、开关电路，3、整流电路，4、滤波电路，5、稳压电路，6、第一三极管，7、第二三极管，8、发电模块，9、供电电路，10、无线通信电路。
【具体实施方式】
[0025]下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
[0026]实施例1:本实施例的脉冲供电电路，如图1所示，包括第一脉冲电源的供电端和第二脉冲电源的供电端，第二脉冲电源的时序晚于第一脉冲电源，且第一脉冲电源和第二脉冲电源极性相同，还包括整流电路3、滤波电路4、储能电路1、开关电路2和稳压电路5，整流电路3的输入端连接交流信号源，整流电路3输出第一脉冲电源和第二脉冲电源，储能电路I的输入端连接到第一脉冲电源的供电端，储能电路I的输出端连接到开关电路2的输入端，滤波电路4连接到第二脉冲电源的供电端，开关电路2的输出端连接到第二脉冲电源的供电端，开关电路2的输出端向控制开关电路2的控制端输出控制开关电路2导通的控制信号，稳压电路5的输入端连接到开关电路2的输出端。
[0027]如图2所示，整流电路3包括二极管Dl、二极管D2、二极管D3和二极管D4，滤波电路4包括滤波电容Cl，其中滤波电容Cl也具有储能作用，储能电路I包括储能电容C2，其中储能电容C2也具有滤波作用，开关电路2包括第一三极管6、第二三极管7、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C3，稳压电路5为DC-DC转换稳压电路。二极管Dl、二极管D2、二极管D3和二极管D4组成整流桥，第二三极管7的输入端连接到整流电路3的第一输出端、储能电容C2正极、电阻Rl—端连接，第二三极管7的输出端连接到整流电路3的第二输出端、滤波电容Cl正极、稳压电路5的输入端，滤波电容Cl、储能电容C2负极为负极输出端，第二三极管7的控制端连接到电阻Rl另一端、电阻R4—端，电阻R4另一端连接到第一三极管6的输入端，第一三极管6的控制端连接到电阻R2—端、电容C3—端、电阻R3—端，电阻R3另一端连接到第二三极管7的输出端，第一三极管6的输出端、电阻R2另一端和电容C3另一端为负极输出端。
[0028]整流电路输入端与微动电磁发电模块连接，微动电磁发电模块如图3所示。微动电磁发电模块的手柄动作产生电能脉冲Vl的电源电压，电能脉冲Vl—个周期包括正半周电脉冲和负半周电脉冲。前一个半周的正向电脉冲通过二极管D2、二极管D4整流后储存在储能电容C2中。因初始时，电压V3、电压V4都为0，第一三极管、第二三极管都处于截止状态，所以储能电容C2中的电量没有放电回路，可以保持比较长的时间。后一个半周的反向电脉冲通过二极管Dl、二极管D3整流，滤波电容Cl滤波后，产生电压V3。电压V3经过电阻R3给电容C3充电，电容C3电压慢慢升高，当电容C3电压达到第一三极管的导通电压时，第一三极管导通，随后第二三极管也导通，随后储能电容C2之前存储的电量通过第二三极管释放，和电容Cl的电压叠加积累后给稳压电路供电。当第一脉冲电源和第二脉冲电源输出的脉冲极性全为负时，只需要变更三极管类型。
[0029]本实用新型加大了稳压输出的电压V4的持续时间T2的时间周期。极大的提高了微动电磁发电模块产生的电能的最大化利用。采用本实用新型后T2时间大大延长了，所以可以对负载的功耗适当放宽，从而对元器件和芯片的选择可以选择功耗稍微偏高些的。而此类的元器件价格相对于低功耗的元器件来说会低的多，因此间接会降低负载电路的制造成本，随之产品的生产成本也会相应降低。本实用新型只是简单增加了 2个三极管和几个电阻、电容，但是对负载电路的功耗要求降低了许多，间接降低压缩了产品的生产成本。第一三极管和第二三极管可以换成场效应管来实现相同功能。
[0030]当负载电路为RF无线发射电路时，可以通过调整电容C3的电容值来调节第二三极管的导通时间的长短，使得在RF无线发射电路在发射期间功耗电流最大的时候来释放储能电容C2的电量来最大化的维持所需的功耗电流，所以采用本实用新型可以针对功耗变动的负载来分配电能使用。电容C3的电容值为K，电容C3的电压从O升高到第一三极管导通电压的时间为TI，RF无线发射电路启动至功耗电流最大值的时间间隔为M，T=M。
[0031]本实施例的无源无线发射器，如图4所示，包括发电模块8、供电电路9和无线通信电路1，供电电路9将发电模块8产生的电能输出到无线通信电路1，供电电路9为上述的脉冲供电电路。
[0032 ]实施例2:本实施例的脉冲供电电路，如图5所;^，包括第一脉冲电源的供电端和第二脉冲电源的供电端，第二脉冲电源的时序晚于第一脉冲电源，且第一脉冲电源和第二脉冲电源极性相同，还包括整流电路3、滤波电路4、储能电路1、开关电路2和稳压电路5，整流电路3的输入端连接交流信号源，整流电路3输出第一脉冲电源和第二脉冲电源，储能电路I的输入端连接到第一脉冲电源的供电端，储能电路I的输出端连接到开关电路2的输入端，滤波电路4连接到第二脉冲电源的供电端，开关电路2的输出端连接到第二脉冲电源的供电端，稳压电路5的输入端连接到开关电路2的输出端，稳压电路5向控制开关电路2的控制端输出控制开关电路2导通的控制信号。
[0033]如图6所示，整流电路3包括二极管Dl、二极管D2、二极管D3和二极管D4，滤波电路4包括滤波电容Cl，其中滤波电容Cl也具有储能作用，储能电路I包括储能电容C2，其中储能电容C2也具有滤波作用，开关电路2包括第一三极管6、第二三极管7、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C3，稳压电路5为DC-DC转换稳压电路。二极管Dl、二极管D2、二极管D3和二极管D4组成整流桥，第二三极管7的输入端连接到整流电路3的第一输出端、储能电容C2正极、电阻Rl—端连接，第二三极管7的输出端连接到整流电路3的第二输出端、滤波电容Cl正极、稳压电路5的输入端，滤波电容Cl、储能电容C2负极为负极输出端，第二三极管7的控制端连接到电阻Rl另一端、电阻R4—端，电阻R4另一端连接到第一三极管6的输入端，第一三极管6的控制端连接到电阻R2—端、电容C3—端、电阻R3—端，电阻R3另一端连接到稳压电路5的输出端，第一三极管6的输出端、电阻R2另一端和电容C3另一端为负极输出端。
[0034]整流电路输入端与微动电磁发电模块连接。微动电磁发电模块的手柄动作产生电能脉冲Vl的电源电压，一个周期的波形，如图7所示，电能脉冲Vl—个周期包括正半周电脉冲和负半周电脉冲。前一个半周的正向电脉冲通过二极管D2、二极管D4整流后储存在储能电容C2中。因初始时，电压V3、电压V4都为0，第一三极管、第二三极管都处于截止状态，所以储能电容C2中的电量没有放电回路，可以保持比较长的时间。后一个半周的反向电脉冲通过二极管D1、二极管D3整流，滤波电容Cl滤波后，再经过稳压电路，产生稳定电压V4。电压V4经过电阻R3给电容C3充电，电容C3电压慢慢升高，当电容C3电压达到第一三极管的导通电压时，第一三极管导通，随后第二三极管也导通，随后储能电容C2之前存储的电量通过第二三极管释放，和电容CI的电压叠加积累后给稳压电路供电。当第一脉冲电源和第二脉冲电源输出的脉冲极性全为负时，只需要变更三极管类型。
[0035]本实用新型加大了稳压输出的电压V4的持续时间T2的时间周期。极大的提高了微动电磁发电模块产生的电能的最大化利用。在相同电路功能下，在100欧姆电阻下测试，本实用新型中稳压电路一次持续输出时间T2为3.6mS，现有技术中测试稳压电路一次持续输出时间为2mS。采用本实用新型后一次持续输出时间增加了 1.6mS，即采用本实用新型后微动电磁发电模块提供的电能比之前的提高了 180%，极大的提高了发电模块的能量利用率。
[0036]当负载电路为RF无线发射电路时，可以通过调整电容C3的电容值来调节第二三极管的导通时间的长短，使得在RF无线发射电路在发射期间功耗电流最大的时候来释放储能电容C2的电量来最大化的维持所需的功耗电流，所以采用本实用新型可以针对功耗变动的负载来分配电能使用。电容C3的电容值为K，电容C3的电压从O升高到第一三极管导通电压的时间为τI，RF无线发射电路启动至功耗电流最大值的时间间隔为M，T=M。
[0037]本实施例的无源无线发射器，如图4所示，包括发电模块8、供电电路9和无线通信电路1，供电电路9将发电模块8产生的电能输出到无线通信电路1，供电电路9为上述的脉冲供电电路。
【主权项】
1.一种脉冲供电电路，包括第一脉冲电源的供电端和第二脉冲电源的供电端，第二脉冲电源的时序晚于所述第一脉冲电源，且第一脉冲电源和第二脉冲电源极性相同，其特征在于，还包括储能电路(I)和开关电路(2)，储能电路(I)的输入端连接到第一脉冲电源的供电端，储能电路(I)的输出端连接到开关电路(2)的输入端，开关电路(2)的输出端连接到第二脉冲电源的供电端，且开关电路(2 )的输出端向控制开关电路(2 )的控制端输出控制开关电路导通的控制信号。2.根据权利要求1所述的脉冲供电电路，其特征在于，还包括滤波电路(4)，滤波电路(4 )连接到第二脉冲电源的供电端。3.根据权利要求1所述的脉冲供电电路，其特征在于，还包括稳压电路(5)，稳压电路(5)的输入端连接到开关电路(2)的输出端，开关电路(2)的输出端通过稳压电路(5)向控制开关电路(2)的控制端输出控制开关电路导通的控制信号。4.根据权利要求1所述的脉冲供电电路，其特征在于，所述开关电路(2)包括第一三极管(6)和第二三极管(7)，第二三极管(7)的输入端连接到储能电路(I)的输出端，第二三极管(7)的输出端连接到第二脉冲电源的供电端、第一三极管(6)的控制端，第二三极管(7)的控制端连接到第一三极管(6)的输入端，第一三极管(6)的输出端为负极输出端。5.根据权利要求3所述的脉冲供电电路，其特征在于，所述开关电路(2)包括第一三极管(6)和第二三极管(7)，第二三极管(7)的输入端连接到储能电路(I)的输出端，第二三极管(7)的输出端连接到第二脉冲电源的供电端、稳压电路(5)的输入端，第二三极管(7)的控制端连接到第一三极管(6)的输入端，第一三极管(6)的控制端连接到稳压电路(5)的输出端，第一三极管(6 )的输出端为负极输出端。6.根据权利要求4所述的脉冲供电电路，其特征在于，所述开关电路(2)还包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C3，第二三极管的输入端连接到储能电路的输出端、电阻Rl —端连接，第二三极管的控制端连接到电阻Rl另一端、电阻R4—端，电阻R4另一端连接到第一三极管的输入端，第一三极管的控制端连接到电阻R2—端、电容C3—端、电阻R3—端，电阻R3另一端连接到第二三极管的输出端、第二脉冲电源的供电端，第一三极管的输出端、电阻R2另一端和电容C3另一端为负极输出端。7.根据权利要求5所述的脉冲供电电路，其特征在于，所述开关电路(2)还包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C3，第二三极管的输入端连接到储能电路的输出端、电阻Rl —端连接，第二三极管的输出端连接到第二脉冲电源的供电端、稳压电路的输入端，第二三极管的控制端连接到电阻Rl另一端、电阻R4—端，电阻R4另一端连接到第一三极管的输入端，第一三极管的控制端连接到电阻R2—端、电容C3—端、电阻R3—端，电阻R3另一端连接到稳压电路的输出端，第一三极管的输出端、电阻R2另一端和电容C3另一端为负极输出端。8.—种无源无线发射器，包括发电模块(8)、供电电路(9)和无线通信电路(10)，所述供电电路将发电模块(8)产生的电能输出到无线通信电路(10)，其特征在于:所述供电电路为权利要求1 -7所述的脉冲供电电路。
【文档编号】H02M9/06GK205596033SQ201620338027
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月20日
【发明人】张云旆, 郭毅
【申请人】宁波公牛电器有限公司