本实用新型涉及能量收集技术领域，特别涉及一种基于变压器的负反馈调制能量收集电路。
背景技术：
随着物联网的应用和无线传感网络的发展，传统以电池充电系统为主的供电方式因电池的固有的缺点，面临的弊端日渐明显；相对比能量收集则是以环境中存在的微弱能量为来源并将其转化为电能，从而实现对无线传感网络的自供电，因其存在的诸多优势而获得了越来越多的重视和关注。
能量收集的来源主要有振动能、温差能、摩擦能和太阳能。这些能量通过传感器转化为电能，通过变压器组成的正反馈环路形成的自激振荡，结合相关调制最终实现高的电压输出。在传统基于变压器的能量收集设计中通常采用齐纳二极管实现输出的调制，如图1所示，图中以温度变化引起的热能收集为例，通过变压器(L0，L1)、MOS管M1和电阻R1组成正反馈环路，产生自激振荡，将从环境中收集的能量经过电能-磁能-电能的转化从输入传递到负载，但随着输入增加，传统设计在满足输出负载功耗时，将过剩的能量通过二极管DZ释放到地来稳定输出电压，这样造成了收集能量的浪费，降低的能量的利用，进而造成了系统转换效率的降低。从效率曲线图2中我们看到在输出为4.5V时效率随着输入电压VIN的增加而迅速降低。因而寻找更优化的调制方案进而提升系统的转换效率是本实用新型的内容。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种基于变压器的负反馈调制能量收集电路。
为此，本实用新型技术方案如下：
一种基于变压器的负反馈调制能量收集电路，包括正反馈电路和负反馈电路：
正反馈电路包括由线圈L0和线圈L1组成的变压器、电容C1、MOS管M1和电阻R1；线圈L0一端接输入端VIN，另一端接MOS管M1的漏极；MOS管M1的源极接地；线圈L1的一端接地，另一端通过电容C1和电阻R1接地；MOS管M1的栅极接到电容C1与电阻R1之间的线路上；
负反馈电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻RL、电容C2、电容CL、二极管D1、MOS管M2、放大器Amp、比较器Com；电容C2一端接线圈L1，另一端依次通过二极管D1与电容CL接地，电阻RL并联在电容CL的两端；二极管D1的负极依次通过电阻R3接比较器Com的正向输入端；比较器Com的反向输入端接到放大器Amp的反向输入端；比较器Com的正向输入端通过电阻R4接放大器Amp的正向输入端；比较器Com的输出端接放大器Amp的使能端；放大器Amp的输出端接MOS管M2的栅极，MOS管M2的源极通过电阻R2接地；MOS管M2的漏极接MOS管M1的栅极；电阻R5一端接地，另一端接电阻R4。
进一步的，所述的MOS管M1是N型耗尽型MOS管，MOS管M2是N型增强型MOS管。
本实用新型提供的基于变压器的负反馈调制能量收集电路中的负反馈电路调制结构避免了在输出端出现过剩能量损失，进而实现了转换效率的提升。
附图说明
图1为传统的基于变压器的能量收集电路图。
图2为能量收集效率曲线图。
图3为本实用新型提供的基于变压器的负反馈调制能量收集电路图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明，但下述实施例绝非对本实用新型有任何限制。
实施例1：
一种基于变压器的负反馈调制能量收集电路，如图3所示，包括正反馈电路和负反馈电路；
正反馈电路包括由线圈L0和线圈L1组成的变压器、电容C1、MOS管M1和电阻R1；线圈L0一端接输入端VIN，另一端接MOS管M1的漏极；MOS管M1的源极接地；线圈L1的一端接地，另一端通过电容C1和电阻R1接地；MOS管M1的栅极接到电容C1与电阻R1之间的线路上；
负反馈电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻RL、电容C2、电容CL、二极管D1、MOS管M2、放大器Amp、比较器Com；电容C2一端接线圈L1，另一端依次通过二极管D1与电容CL接地，电阻RL并联在电容CL的两端；二极管D1的负极依次通过电阻R3接比较器Com的正向输入端；比较器Com的反向输入端接到放大器Amp的反向输入端；比较器Com的正向输入端通过电阻R4接放大器Amp的正向输入端；比较器Com的输出端接放大器Amp的使能端；放大器Amp的输出端接MOS管M2的栅极，MOS管M2的源极通过电阻R2接地；MOS管M2的漏极接MOS管M1的栅极；电阻R5一端接地，另一端接电阻R4；所述的MOS管M1和MOS管M2均为P型MOS管。
本实用新型提供的基于变压器的负反馈调制能量收集电路的工作原理如下：
本实用新型提供的基于变压器的带负反馈调制的能量收集电路中，负反馈电路主要由电阻R3，电阻R4、电阻R5、比较器Com、放大器Amp和等效电阻RE等构成，且有：
RE＝R1//(RM+R2) (1)
RM是MOS管M2的导通阻抗，图3中自激振荡是通过次级回路中LC的谐振来实现的。在电路稳定工作时，在每个振荡周期中VG的电压极性会周期性的极性变化：在MOS管M1的栅极电压VG为正时，MOS管M1导通，变压器的初级线圈将电能储存，次级线圈将上周期的存储能量释放并将大部分传输到负载；在MOS管M1的栅极电压VG为负时，通过MOS管M1的电流突然减小，储存在初级线圈中的磁能释放并通过耦合电感存储到次级线圈中，并在下周期MOS管M1的栅极电压VG为正时再次将能量释放，如此经过电能-磁能-电能的转化，收集的能量实现了从输入到输出的传递。
设振荡周期为T，其中，T＝1/f，MOS管M1的栅极电压VG为正的时间为T1，则通过调节T1可以实现传递到输出的能量的控制，进而实现的输出电压的调制。T1由线圈次级回路中的等效电阻RE和电容C1决定且有
T1∝RE*C1 (2)
也就是说通过调节等效电阻RE的大小可以实现传输能量的控制，也就是输出电压的调节；在基于变压器的负反馈调制能量收集电路中的电阻R1和电阻R2为常值电阻，故输出电压调制可以通过控制MOS管M2来实现:当输出电压高于设定值，比较器Com输出高电平，放大器Amp使能，输出高电平，MOS管M2的栅压升高，导通阻抗降低，等效电阻RE降低，时间常数T1减小，传输能量降低，输出电压因而降低；反之当输出低于设定值，比较器Com输出低电位，放大器Amp不工作，MOS管M2的栅压下降，导通阻抗升高，等效电阻RE增大，时间常数T1增大，传输能量增大，输出电压升高；所以通过负反馈回路系统实现了输出电压的自我调节并稳定到设定的值。与传统基于正反馈结构和齐纳二极管来实现输出调制的电路相比，本实用新型提供的基于变压器的负反馈调制能量收集电路中的负反馈电路调制结构避免了在输出端出现过剩能量损失，进而实现了转换效率的提升。