用于无源感知网络的超低输入功率供能电路及采用该电路实现的供能方法与流程

本发明涉及为无源感知网络的超低输入功率供能电路及采用该电路实现的供能方法。

背景技术：

无源感知网络(energy-harvestingwsns,eh-wsns)通常使用太阳能电池(pvcell)获取环境中的太阳能能源，但直接将太阳能电池接在无源感知节点上存在两个问题。其一，太阳能电池的输出功率如图2中曲线1所示，其功率随输出电压呈凹函数关系，因此需要控制其输出电流，使得输出功率达到最大，该方法称之为最大功率点追踪(mppt)控制方法。其二，无源感知节点内通常使用大容量电容储存能量，其充电速度取决于太阳能电池的输出电压与储能电容的电压差，因此太阳能电池需要使用升压(boost)等dc-dc电路提高输出电压。

现有的mppt-boost方法和产品通常适用于大功率太阳能电池阵列，需要太阳能电池能够提供充足的能量，并输出连续且恒定的电压。而无源感知节点受成本和体积限制，其太阳能电池的功率偏小，当光照不充足时输出功率可能仅为几毫瓦甚至更低，无法提供足够的电流供mppt-boost电路工作。其简化的等效电路如图3所示，在短时间内(几分钟)光照变化不大、输出功率变化不大的情况下，可将小功率太阳能电池视为具有大内阻的恒压源。太阳能电池产生电压vs，通过内阻rp向电容c1充电，充满后再供boost电路工作。由于电容c1的放电时间受容量和电压限制，因此boost电路仅可工作于pfm模式。要实现准确的mppt控制，需要得知电压vs、内阻rp和电容c1的值，在实际中，这些值并不确定，如电容c1的偏差可能达到50％以上，因此首先需要测量这些值。现有的mppt-boost方法没有考虑该问题。

另外，无源感知节点通常是可间断工作的，不要求连续供电。在环境能量较低时，只有间断性供电能满足无源感知网的运行要求。而且为了减少能量损耗，mppt算法必须是轻量级的，保留尽量多的能量供给无源感知节点。

技术实现要素：

本发明是为了解决现有缺少无源感知节点在超低输入功率情况下的供能问题。现提供用于无源感知网络的超低输入功率供能电路及采用该电路实现的供能方法。

用于无源感知网络的超低输入功率供能电路，它包括太阳能板、电流采样电阻rs和pmos管q3，它还包括升压电路(1)和最大功率点追踪控制电路(2)，

升压电路(1)包括电感l、电解电容c1、电解电容c2、nmos管q1、pmos管q2和二极管d，

最大功率点追踪控制电路(2)包括电流放大电路(2-1)、电流积分电路(2-2)、电压采样电路(2-3)、电压积分电路(2-4)、电压检测单元及稳压单元和控制器，

太阳能板的正极同时连接电流采样电阻rs的一端和电流放大电路(2-1)的同相输入端，

电阻rs的另一端同时连接电流放大电路(2-1)的反相输入端、电解电容c1的正极、电感l的一端和电压采样电路(2-3)的同相输入端，

太阳能板的负极同时连接电解电容c1的负极、nmos管q1的源极、电解电容c2的负极，并接电源地，nmos管q1的栅极连接控制器的pfm端，

电感l的另一端同时连接nmos管q1的漏极和pmos管q2的源级，pmos管q2的栅极连接控制器的c1测量端，pmos管q2的漏极连接二极管d的阳极，二极管d的阴极同时连接电解电容c2的正极、pmos管q3的源极、电压检测单元及稳压单元的输入端和控制器的输出电压检测端，当电压检测单元及稳压单元检测升压电路(1)输出电压超过启动电压时，电压检测单元及稳压单元开始向最大功率点追踪控制电路(2)供电，

电流放大电路(2-1)的瞬时电流信号输出端同时连接电流积分电路(2-2)的同相输入端和控制器的电流瞬时值端，电流积分电路(2-2)的累计电流信号输出端连接控制器的累积电荷量端，电压采样电路(2-3)的瞬时电压信号输出端同时连接电压积分电路(2-4)的同相输入端和控制器的电压瞬时值端，电压积分电路(2-4)的累计电压信号输出端连接控制器的电压平均值端，

电流积分电路(2-2)的归零信号输出端和电压积分电路(2-4)的归零信号输出端均连接控制器的归零端，

pmos管q3的栅极连接控制器的输出使能端，pmos管q3的漏极和电解电容c2的正极用于为无源感知节点供能，控制器的通信端用于与无源感知节点进行通信。

优选地、电流放大电路(2-1)用于放大电阻rs上的电流，电流放大电路(2-1)瞬时电流信号输出端输出值为电流的瞬时值，

电流积分电路(2-2)内部含有nmos管q4，电流积分电路(2-2)的累计电流信号输出端输出值为一段时间内电流的积分，根据q＝∫i(t)dt，一段时间内电流的积分为输入的电荷量，该电荷量能够通过nmos管q4归零，

电压采样电路(2-3)的瞬时电压信号输出端输出值为电容c1电压的瞬时值，

电压积分电路(2-4)内部含有nmos管q5，电压积分电路(2-4)的累计电压信号输出端输出值为电容c1电压的平均值，该平均值能够通过nmos管q5归零。

根据用于无源感知网络的超低输入功率供能电路实现的供能方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一、刚开始上电时，电解电容c2电压低于启动电压，此时nmos管q1和pmos管q3关断，pmos管q2开启，向电容c2充电，电压检测单元及稳压单元关断，最大功率点追踪控制电路(2)不工作以减少能量浪费，保证所有电荷充入电解电容c2；

步骤二、当电解电容c2电压超过启动电压后，电压检测单元及稳压单元开始向最大功率点追踪控制电路(2)供电，控制器初始化；

步骤三、设置电解电容c1的电压上限vcupper和电压下限vclower，根据电解电容c1的电压上限vcupper、电压下限vclower、电解电容c1的电容容量及nmos管q1的导通电阻rq1和太阳能板内阻rp，得到电解电容c1的充电时间tcharge和放电时间tdischarge，根据tcharge和tdischarge，能够分别确定驱动nmos管q1pfm信号的高电平时间和周期；

步骤四、控制器输出pfm信号给nmos管q1，nmos管q1开启时，电解电容c1通过电感l对地放电，l内产生感应磁场；当nmos管q1关闭瞬间，根据楞次定律，电感l应维持电流瞬时不变，该电流流经pmos管q2和二极管d，向电解电容c2充电，抬高电解电容c2电压，当电解电容c2输出电压超过阈值时，开启pmos管q3，向无源感知节点供电；

步骤五、在向无源感知节点供电过程中，由电压检测单元及稳压单元检测到输出电压，如果输出电压高于5.5v，提高vclower，如果输出电压低于3v，降低vclower；

步骤六、控制器每隔1秒钟通过电流积分电路(2-2)和电压积分电路(2-4)分别测量输入的电荷量q和平均电压u，计算该秒输入总功率pt，重复执行步骤三至步骤五；若当前时刻的输入功率比前一时刻的输入功率大，则同向微调vcupper；若当前时刻的输入功率比前一时刻的输入功率小，则反向微调vcupper，实现最大功率点追踪控制，为无源感知节点供能。

本发明的有益效果为：

光照不充足时，太阳能电池可等效为内阻较大的电源，此时nmos管q1的开关会导致输入端电压电流产生较大的波动，由于奈奎斯特定理，采样频率至少应为pwm/pfm频率的两倍，这需要更多的能量执行采样和计算工作。为减少采样功耗，本申请使用积分电路计算电压和电流的平均值。对于输入电流，电流在电阻rs上产生的微弱压降首先通过运算放大器u1放大，再将放大后的电流信号送入由运算放大器u2构成的积分电路，运算放大器u2输出值为一段时间内电流的积分值，即流过的总电荷量，其值可通过nmos管q4归零。对于输入电压，电容c1端电压经电阻分压后送入由运算放大器u3构成的电压跟随器，随后送入由运算放大器u4构成的积分电路，运算放大器u4输出值为一段时间内电压的平均值，其值可通过nmos管q5归零。控制器可以随时读取运算放大器u1、u3的输出值得知即时的电流、电压值，也可以每隔一段时间仅读取一次运算放大器u2、u4的输出值计算出该时间段的电压、电流平均值，进而计算出输入功率，节省了频繁采样的能耗。控制器也可以随时读取输出电压值，即电容c2的电压。需注意仅当电容c2电压高于c1时测量的输入电流值才有效。

本申请为了保证工作效率，采用下列设置：

1.运算放大器部分的工作电流要低。应选用工作电流低的运算放大器，同时运算放大器匹配的电阻阻值不宜过小，防止漏电流增大。运算放大器的匹配电阻阻值确定后，其量程和精度便已确定。为适应较大的量程，运算放大器u1应选择较小的放大倍数，运算放大器u2和运算放大器u4选择较大的时间常数，通过控制积分时间调整测量精度。当信号较弱时延长积分时间获取较高的测量精度；当信号较强时缩短积分时间获取较快的反应速度。

2.场效应管q1的输入电容要小。当场效应管q1高频切合时，较小的输入电容有利于降低开关损耗。虽然这会导致较大的导通电阻，但由于本申请主要用于小电流工况，因此导通电阻增大对本设计影响不大。

3.场效应管q2为p沟道耗尽型mosfet，如果难以找到适合的型号，可使用增强型mosfet配合适当电路代替。

4.电容c1的值过小会导致电压变化剧烈，影响mppt效率。为减小esr，可使用多个电容并联。

5.电感l的值应足够大，二极管d的正向压降应尽量小，正向压降小的二极管可以采用肖特基二极管。

6.当太阳能电池板没有足够的功率时，本申请不保证连续供电。

7.电压下限vclower过高会明显影响电容c1充电效率，在保证输出不过电压的前提下，电压下限vclower应处于较低水平。

8.电容c1的电压上限vcupper必须高于电压下限vclower。

9.pfm的周期应有上下界。

10.控制器应尽量处于休眠状态。为降低功耗，本申请不保证跟踪速度，控制器应处于休眠状态并定时唤醒。控制器应当尽量使用硬件模块、定时器中断、dma等资源，进一步降低能量损耗。当检测到太阳能电池板输出功率过低时，应降低控制器主频以节省能量开销。

11.当能量过于充沛时，无需pfm信号和最大功率点追踪控制电路介入，微控制器仅监测输入功率和输出电压，以便于及时介入，或者过电压保护。

12、控制器能够根据电流积分电路(2-2)、电压积分电路(2-4)输出值的乘积，获得输入的能量ein，控制器输出的能量eout：式中，c2为电解电容c2的电容容量，t为时间，uc2(t)为t时刻电解电容c2的电压值。

根据控制器输出的能量eout除以输入的能量ein，得到系统的工作效率，当工作效率低于阈值时(如40％)应采用相应方案提高供能效率。如1、间断式供电；2、重新计算参数；3、提高输出电压。

无源感知节点采用获能技术获取环境中的能源，如光能、热能等，其获能功率小，能量不稳定。本发明提出了用于无源感知网络的超低输入功率供能方法，使用mppt配合超低功耗能量感知的升压电路，在保证输入功率最大化的前提下，采用提高输出电压、间断供电等方法，用尽量少的功耗提高获取能量的利用效率，在特定情况下，与现有的无源感知网络的供能方案相比工作效率提高了30％以上。提高无源感知网络的吞吐量。本申请的无源感知网络的供能方案不限定于太阳能采集方式，也不限定无源感知网络的类型，适用于不同平台。

附图说明

图1为具体实施方式一所述的用于无源感知网络的超低输入功率供能电路的电路结构示意图；

图2为太阳能电池板功率曲线图，曲线1表示太阳能电池的输出功率曲线，曲线2表示太阳能电池的电流曲线；

图3为太阳能电池充电的简化等效电路。

图4为实施例的电路结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合1至图4说明本实施方式，本实施方式所述的用于无源感知网络的超低输入功率供能电路，它包括太阳能板、电流采样电阻rs和pmos管q3，其特征在于，它还包括升压电路(1)和最大功率点追踪控制电路(2)，

升压电路(1)包括电感l、电解电容c1、电解电容c2、nmos管q1、pmos管q2和二极管d，

最大功率点追踪控制电路(2)包括电流放大电路(2-1)、电流积分电路(2-2)、电压采样电路(2-3)、电压积分电路(2-4)、电压检测单元及稳压单元和控制器，

太阳能板的正极同时连接电流采样电阻rs的一端和电流放大电路(2-1)的同相输入端，

电阻rs的另一端同时连接电流放大电路(2-1)的反相输入端、电解电容c1的正极、电感l的一端和电压采样电路(2-3)的同相输入端，

太阳能板的负极同时连接电解电容c1的负极、nmos管q1的源极、电解电容c2的负极，并接电源地，nmos管q1的栅极连接控制器的pfm端，

电感l的另一端同时连接nmos管q1的漏极和pmos管q2的源级，pmos管q2的栅极连接控制器的c1测量端，pmos管q2的漏极连接二极管d的阳极，二极管d的阴极同时连接电解电容c2的正极、pmos管q3的源极、电压检测单元及稳压单元的输入端和控制器的输出电压检测端，当电压检测单元及稳压单元检测升压电路(1)输出电压超过启动电压时，电压检测单元及稳压单元开始向最大功率点追踪控制电路(2)供电，

电流放大电路(2-1)的瞬时电流信号输出端同时连接电流积分电路(2-2)的同相输入端和控制器的电流瞬时值端，电流积分电路(2-2)的累计电流信号输出端连接控制器的累积电荷量端，电压采样电路(2-3)的瞬时电压信号输出端同时连接电压积分电路(2-4)的同相输入端和控制器的电压瞬时值端，电压积分电路(2-4)的累计电压信号输出端连接控制器的电压平均值端，

电流积分电路(2-2)的归零信号输出端和电压积分电路(2-4)的归零信号输出端均连接控制器的归零端，

pmos管q3的栅极连接控制器的输出使能端，pmos管q3的漏极和电解电容c2的正极用于为无源感知节点供能，控制器的通信端用于与无源感知节点进行通信。

本实施方式中，电流放大电路(2-1)包括运算放大器u1和电阻r21-电阻r24，电阻rs的一端连接电阻r23的一端，电阻r23的另一端同时连接电阻r24的一端和运算放大器u1的同相输入端，电阻r24的另一端连接电源地，运算放大器u1的反相输入端同时连接电阻r22的一端和电阻r21的一端，电阻r22的另一端连接电阻rs的另一端，电阻r21的另一端同时连接电阻r25的一端、运算放大器u1的输出端和控制器的电流瞬时值端。电流放大电路(2-1)用于采集电阻rs上微弱的电流信号进行放大。

电流积分电路(2-2)包括电阻r25、电容c4、nmos管q4、运算放大器u2和电阻r26-电阻r28，电流放大电路(2-1)的输出端连接电阻r25的一端，电阻r25的另一端同时连接运算放大器u2的同相输入端、nmos管q4的漏极、电容c4的一端和电阻r26的一端，电容c4的另一端同时连接电阻r27的一端和电源地，电阻r27的另一端同时连接电阻r28的一端和运算放大器u2的反相输入端，电阻r28的另一端同时连接运算放大器u2的输出端、电阻r26的另一端和控制器的累积电荷量端。电流积分电路(2-2)的输出值为一段时间内电流的积分值，即电荷量。

电压采样电路(2-3)包括运算放大器u3和电阻r29-电阻r31，电阻rs的另一端连接电阻r29的一端，电阻r29的另一端同时连接电阻r30的一端和运算放大器u3的同相输入端，电阻r30的另一端连接电源地，运算放大器u1的反相输入端连接电阻r31的一端，电阻r31的另一端同时连接电阻r32的一端、运算放大器u3的输出端和控制器的电压瞬时值端。电压采样电路(2-3)为电压跟随器，用于采集电容c1上的电压值。为防止输出电压过高损坏控制器，c1的电压通过电阻r29、r30分压。

电压积分电路(2-4)的电路组成结构与电流积分电路(2-2)相同，电压积分电路(2-4)的输出值为一段时间内电压的平均值。

电压积分电路(2-4)包括电阻r32、nmos管q5、电容c5、电阻r33-r35和运算放大器u4，

电压采样电路(2-3)的输出端连接电阻r32的一端，电阻r32的另一端同时连接运算放大器u4的同相输入端、nmos管q5的漏极、电容c5的一端和电阻r33的一端，电容c5的另一端同时连接电阻r34的一端和电源地，电阻r34的另一端同时连接电阻r35的一端和运算放大器u4的反相输入端，电阻r35的另一端同时连接运算放大器u4的输出端、电阻r33的另一端和控制器的电压平均值端。电压积分电路(2-4)的输出值为一段时间内电压的平均值。

nmos管q4的源极和nmos管q5的源极均连接电源地，nmos管q4的栅极同时连接nmos管q5的栅极和微控制器的归零端。

具体实施方式二、本实施方式是对具体实施方式一所述的用于无源感知网络的超低输入功率供能电路的进一步说明，电流放大电路(2-1)、电流积分电路(2-2)、电压采样电路(2-3)和电压积分电路(2-4)均采用运算放大器实现。

具体实施方式三、本实施方式是对具体实施方式一所述的用于无源感知网络的超低输入功率供能电路的进一步说明，电流放大电路(2-1)用于放大电阻rs上的电流，电流放大电路(2-1)瞬时电流信号输出端输出值为电流的瞬时值，

电流积分电路(2-2)内部含有nmos管q4，电流积分电路(2-2)的累计电流信号输出端输出值为一段时间内电流的积分，根据q＝∫i(t)dt，一段时间内电流的积分为输入的电荷量，该电荷量能够通过nmos管q4归零，

电压采样电路(2-3)的瞬时电压信号输出端输出值为电容c1电压的瞬时值，

电压积分电路(2-4)内部含有nmos管q5，电压积分电路(2-4)的累计电压信号输出端输出值为电容c1电压的平均值，该平均值能够通过nmos管q5归零。

具体实施方式四、本实施方式是对具体实施方式一所述的用于无源感知网络的超低输入功率供能电路的进一步说明，电压检测单元及稳压单元包括电压检测单元和稳压单元，电压检测单元用于采集升压电路(1)输出的电压进入稳压单元进行稳压，稳压后输出的电压值为控制器提供供电电源。

本实施方式的效果为：为保证共模输入电压处于有效范围，电流放大电路(2-1)、电流积分电路(2-2)、电压采样电路(2-3)、电压积分电路(2-4)需要较高的电压，所以，电压检测单元直接将升压电路(1)输出的电压给电流放大电路(2-1)、电流积分电路(2-2)、电压采样电路(2-3)、电压积分电路(2-4)，而且要保证电容c2电压高于c1时电压。控制器需要稳定的电压以保证adc采样精度，所以，要经过稳压单元提供稳压后的电压。

具体实施方式五、本实施方式是对具体实施方式一所述的用于无源感知网络的超低输入功率供能电路实现的供能方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一、刚开始上电时，电解电容c2电压低于启动电压，此时nmos管q1和pmos管q3关断，pmos管q2开启，向电容c2充电，电压检测单元及稳压单元关断，最大功率点追踪控制电路(2)不工作以减少能量浪费，保证所有电荷充入电解电容c2；

步骤二、当电解电容c2电压超过启动电压后，电压检测单元及稳压单元开始向最大功率点追踪控制电路(2)供电，控制器初始化；

步骤三、设置电解电容c1的电压上限vcupper和电压下限vclower，根据电解电容c1的电压上限vcupper、电压下限vclower、电解电容c1的电容容量及nmos管q1的导通电阻rq1和太阳能板内阻rp，得到电解电容c1的充电时间tcharge和放电时间tdischarge，根据tcharge和tdischarge，能够分别确定驱动nmos管q1pfm信号的高电平时间和周期；

步骤四、控制器输出pfm信号给nmos管q1，nmos管q1开启时，电解电容c1通过电感l对地放电，l内产生感应磁场；当nmos管q1关闭瞬间，根据楞次定律，电感l应维持电流瞬时不变，该电流流经pmos管q2和二极管d，向电解电容c2充电，抬高电解电容c2电压，当电解电容c2输出电压超过阈值时，开启pmos管q3，向无源感知节点供电；

步骤五、在向无源感知节点供电过程中，由电压检测单元及稳压单元检测到输出电压，如果输出电压高于5.5v，提高vclower，如果输出电压低于3v，降低vclower；

步骤六、控制器每隔1秒钟通过电流积分电路(2-2)和电压积分电路(2-4)分别测量输入的电荷量q和平均电压u，计算该秒输入总功率pt，重复执行步骤三至步骤五；若当前时刻的输入功率比前一时刻的输入功率大，则同向微调vcupper；若当前时刻的输入功率比前一时刻的输入功率小，则反向微调vcupper，实现最大功率点追踪控制，为无源感知节点供能。

本实施方式中，步骤四中的阈值为3v。

具体实施方式六、本实施方式是对具体实施方式五所述的用于无源感知网络的超低输入功率供能电路实现的供能方法的进一步说明，步骤三中，电解电容c1的电容容量和太阳能电池内阻rp测量，具体为：步骤1、关闭nmos管q1、pmos管q2和pmos管q3，断开供电，控制器依靠电解电容c2的剩余电压维持运行，

步骤2、根据电解电容c2的剩余电压确保控制器不会断电的时间tm，

步骤3、通过电压采样电路(2-3)测量电解电容c1的电压u0，通过电流放大电路(2-1)测量充电电流i0，

步骤4、经过时间tm后，再次测量电解电容c1的电压ut、充电电流it和电流积分电路(2-2)输出的电荷量qt，

步骤5、q1、q3关断，开启q2，恢复对最大功率点追踪控制电路(2)的供电，

步骤6、根据公式：

c1＝△q/△u＝qt/(ut-u0)，

得到电解电容c1的实际电容容量c1；

每隔一段时间，根据公式：

更新电解电容c1的实际电容容量c1，

式中，c1(t)为当前测量的实际电容容量，c1为加权后得到的平滑电容容量，w为权重且0<w<1，

步骤7、根据公式：

得到太阳能电池内阻的实际阻值rp；

每隔一段时间，根据公式：

更新太阳能电池内阻的实际阻值rp，

式中，rp(t)为当前测量的实际阻值，为加权后得到的平滑电阻值，w为权重且0<w<1。

具体实施方式七、本实施方式是对具体实施方式五所述的用于无源感知网络的超低输入功率供能电路实现的供能方法的进一步说明，步骤三中，得到电解电容c1的充电时间tcharge和放电时间tdischarge，具体为：

电解电容c1充电时电压达到vcupper则停止充电，放电时电压达到vclower则停止放电，则充电时间tcharge和放电时间tdischarge根据公式：

获得，

式中，rq1为nmos管q1的导通电阻，rp为太阳能电池内阻，

根据tdischarge和tcharge能够分别确定pfm信号的周期和高电平时间。

实施例：

图4是一个典型电路，其启动电压为1.8v，最高输出电压6v。选用msp430系列超低功耗微控制器，搭配1个型号为tsu104的4路超低功耗运算放大器u1。启动时系统自身功耗小于3uw，工作时系统自身功耗最低可达30uw，确保能量的高效利用。

参照图4，本实施例的用于无源感知网络的超低输入功率供能电路包括升压电路和最大功率点追踪控制电路，

升压电路包括电感l、电解电容c1、电解电容c2、nmos管q1和肖特基二极管d1。

由于难以找到适合的耗尽型p沟道mosfet，此处使用增强型mosfet管q2、q6、电阻r23-r25代替。

最大功率点追踪控制电路包括电流放大电路(2-1)、电流积分电路(2-2)、电压采样电路(2-3)、电压积分电路(2-4)、型号为ncp300lsn18t1g的电压检测单元u4、电容c6-c9、肖特基二极管d2、电阻r20-r22，电阻r27-r29、型号为stlq015m18r的稳压单元u5、pmos管q3、nmos管q5、pmos管q7、晶振y1和型号为msp430g2553的微控制器，

太阳能板pv的正极同时连接电阻rs的一端和电流放大电路(2-1)的同相输入端，电阻rs的另一端同时连接电流放大电路(2-1)的反相输入端、电压采样电路(2-3)的同相输入端、电解电容c1的正极和电感l的一端，太阳能板pv的负极同时连接电解电容c1的负极和电源地，电感l的另一端同时连接nmos管q1的漏极和pmos管q2的源极，nmos管q1的栅极同时连接电阻r26的一端和控制器msp430g2553的19号引脚，nmos管q1的源极和电阻r26的另一端接电源地，

pmos管q2的漏极连接肖特基二极管d1的阳极，肖特基二极管d1的阴极同时连接电解电容c2的正极、pmos管q3的源极、电阻r29的一端、型号为ncp300lsn18t1g的电压检测单元u4的输入端、型号为stlq015m18r的稳压单元u5的输入端、电阻r20的一端和pmos管q7的源极，电解电容c2的负极接电源地，u4的gnd端接电源地，u4的输出端同时连接二极管d2的阳极和运算放大器的供电端，二极管d2的负极同时连接u5的使能端、电阻r28和电容c6的一端，电阻r28和电容c6的另一端接地，u5的输出端连接滤波电容c7，并给控制器msp430g2553供电，电阻r29的另一端同时连接pmos管q3的栅极和pmos管q5b的漏极，pmos管q5b的源极接地，pmos管q5b的栅极连接控制器msp430g2553的18号引脚，pmos管q3的漏极和电源地连接滤波电容c3，用于给无源感知节点供电，

pmos管q7的栅极同时连接电阻r20的另一端和nmos管q5a的漏极，pmos管q7的漏极连接电阻r21的一端，电阻r21的另一端同时连接电阻r22的一端和型号为msp430g2553的控制器的6号引脚，nmos管q5a的栅极连接型号为msp430g2553的控制器的17号引脚，电阻r22的另一端和q5a的源极连接电源地，

pmos管q2的源极同时连接电阻r24的一端和pmos管q6b的源极，pmos管q6b的栅极同时连接电阻r24的另一端和nmos管q6a的漏极，pmos管q2的栅极同时连接电阻r25的一端和pmos管q6b的漏极，nmos管q6a的栅极同时连接电阻r23的一端和控制器msp430g2553的16号引脚，电阻r25的另一端、电阻r23的另一端和nmos管q6a的源极接电源地。

电流放大电路(2-1)的输出端连接控制器msp430g2553的2号引脚，电流积分电路(2-2)的输出端连接控制器msp430g2553的3号引脚，电压采样电路(2-3)的输出端连接控制器msp430g2553的4号引脚，电压积分电路(2-4)的输出端连接控制器msp430g25535号引脚，

控制器msp430g2553的26号引脚和27号引脚之间连接一个32k晶振y1，型号为msp430g2553的控制器的24号引脚同时连接复位电阻r27的一端和电容c8的一端，电阻r20的另一端连接u5输出的电源，电容c8的另一端连接电源地。