从能量收集器导出功率输出的制作方法

本申请要求2016年3月21日提交的题为“DERIVING POWER OUTPUT FROM AN ENERGY HARVESTER(从能量收集器导出功率输出)”的美国申请No.15/076,444的优先权权益。

技术领域

本技术涉及使用能量收集器来为电子设备提供功率。

背景技术：

本文中所提供的背景描述用于总体上呈现本公开的上下文的目的。除非在本文中另有指示，否则本部分中描述的材料不是本申请中的权利要求的现有技术，并且不因为包含在本部分中而被承认为现有技术。

从环境源(诸如，光伏电池(PV)、射频(RF)设备、热电发电机(TEG)、或压电材料(诸如，锆钛酸铅))采集的能量特别适用于IoT(物联网)产品和应用。物联网(IoT)是物理对象或“事物”的网络，这些物理对象或“事物”嵌有能够使这些对象收集并交换数据的电子器件、软件、传感器和网络连接。物联网允许跨现有网络基础结构来远程感测和控制对象，从而为物理世界与基于计算机的系统之间的更直接整合创造机会，并导致改进的效率、准确度和经济效益。每个事物可通过其嵌入式计算系统而被唯一地标识，但能够在现有因特网基础结构内交互操作。可在一种IoT应用中利用能量采集，在该IoT应用中，在线公用功率是不可获得的，且离线独立电池由于尺寸和/或重量的约束而无法适配。

能量收集源可具有与传统功率供给不同的功率特性。例如，可用总功率可被定限，和/或功率量可取决于内部I-V特性而不是如其他功率供给中的情况那样取决于负载要求。最大化来自能量收集源的功率输出可涉及不断地直接测量能量收集源的输出处的功率。这些直接测量可利用电流感测(其可以导致功率损耗)，可利用对电子设备的物理尺寸(诸如，电子设备的体积或面积)有显着贡献的组件，和/或可利用增加产品成本(诸如，材料单(BOM)成本)的组件。

附图简述

通过下列具体实施方式连同附图，将容易理解实施例。为了促进此描述，相同的附图标记指示相同的结构元件。在附图的各图中，通过示例的方式而非通过限制的方式来图示实施例。

图1是根据各实施例的从能量收集器源导出功率输出的系统的至少一个实施例的简化框图。

图2是根据各实施例的可由图1中系统执行的用于从能量收集器源导出功率输出的方法的简化流程图。

图3例示出根据各种实施例的图1中开关电容器电荷泵的操作模式的框图，以及描绘中间电压和时间的图。

图4是根据各实施例的可由图1中系统执行的功率跟踪和调谐的方法的详细流程图。

图5是例示出根据各实施例的可在用于从能量收集器导出功率输出的系统中使用的多级功率转换电路的详细电路图。

图6示出了根据各实施例的可采用本文中所描述的装置和/或方法的示例计算设备。

具体实施方式

本文公开了与从能量收集器导出功率输出相关联的装置、方法和存储介质。在实施例中，装置可包括一个或多个处理器、设备和/或电路系统，用于标识两级功率转换电路的中间电压与电压参考相对应的多个时间，并探知所标识时间中的一个与所标识时间中的另一个之间的时间量。一个或多个处理器、设备和/或电路系统可使用该时间量推导出与第二功率供给相关联的功率或电流值。

在以下具体实施方式中，参考形成本文一部分的附图，其中相同的标记指示全文中相同的部分，并且其中通过图示的方式示出了可实施的实施例。应理解，可利用其它实施例并作出结构或逻辑改变而不背离本公开的范围。因此，以下具体实施方式不旨在作为限制，并且实施例的范围由所附权利要求及其等效方案来限定。

所附说明书中公开了本公开的多个方面。可以设计本公开的替代实施例及其等效物而不背离本公开的精神或范围。应当注意，下文所公开的相同的元件由附图中相同的附图标记指示。

按照在理解要求保护的主题时最有帮助的方式，可将各操作依次描述为多个分立的动作或操作。然而，不应当将描述的次序解释为暗示这些操作必然取决于顺序。具体而言，可以不按照呈现的次序来执行这些操作。能以不同于所描述的实施例的次序执行所描述的操作。在附加的实施例中，可执行各种附加操作和/或可省略所描述的操作。

对于本公开的目的，短语“A和/或B”意思是(A)、(B)或(A和B)。对于本公开的目的，短语“A、B和/或C”意思是(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A、B和C)。

说明书可使用短语“在实施例中”或“在诸实施例中”，它们各自可指代相同或不同实施例中的一个或多个。此外，相对于本公开的实施例使用的术语“包含”、“包括”、“具有”等是同义的。

如本文中所使用的，术语“电路”可指代一部分或包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的、或组)和/或存储器(共享的、专用的、或组)、组合逻辑电路和/或提供所描述的功能的其他合适的部件。

直接功率测量(诸如，使用物理感测(例如，电流感测)的直接功率测量)被用于一些已知能量收集功率管理系统中，但可能与功率损耗和/或其他缺点相关联。本文公开的实施例中的一些可在不使用物理感测和/或不直接测量功率的情况下实现能量收集功率管理。

在一些实施例中，系统可利用功率处理单元的操作的继承信息(诸如，级联转换器拓扑及其“交错”操作)以及能量收集源的一般特性来推导出功率或电流值。在一些实施例中，可基于转换器拓扑、电路操作、定时控制信息等或其组合来导出电流或功率值。

基于对功率或电流值的推导的能量收集功率管理可减少或消除归因于物理感测的功率损耗。除降低或消除功率损耗之外，可经由消除与直接功率管理相关联的分立组件(诸如，用于在来自物理感测的模拟信号被处理之前将其转换为数字信号的模数转换器)来降低材料单(BOM)成本。这些改进还可有助于高度压缩和功率高效设计，这可适用于SoC集成和/或IoT产品，诸如普遍存在的感测节点或小型飞行物(诸如，超小型无人机或蜂式(bee)无人机)上的远程传感器。

图1是根据各实施例的从能量收集器源101导出功率输出的系统100的至少一个实施例的简化框图。现参看图1，系统100可包括用于确定节点115处的电压的功率管理电路系统117。节点115处的电压可以是耦合在能量收集器源101与能量存储110之间的多级功率转换电路105(例如，两级功率转换电路)的中间电压(在文本中也称为Vx)。功率管理电路系统117可不断地将中间电压与电压参考(在本文中也称为Vref)进行比较，并且响应于这些不断的比较，可导出指示在不同时间从能量收集器源101输出的电流或功率的值118。

导出值118可使得能够在不直接测量能量收集器源101处的功率的情况下(例如，在不感测能量收集器源101与多级功率转换电路105之间的节点处的电流的情况下)监视来自能量收集器源101的功率输出。因此，利用所收集功率的电子设备(诸如，出于例示的目的，小型飞行物(诸如，超小型无人机或蜂式无人机)上的远程传感器)无需包括典型地出于测量来自能量收集器源101的功率输出的目的(例如，唯一目的)而被添加到此类电子设备的装备(包括但不限于模数转换器或可专用于测量来自能量采集器源101的功率输出的其他组件)。

在一些实施例中，功率管理电路系统117可包括：用于比较中间电压与电压参考的比较器(未示出)；以及用于跟踪时间的组件(未示出)，诸如数字计数器(诸如，简单8位计数器)或模拟电路组件(例如，模拟集成锯齿电荷泵、压控振荡器等，或其组合)。功率管理电路系统117可包括用于接收时间跟踪组件的输出的脉冲宽度调制器(PWM)(未示出)。功率管理电路系统117可包括处理器(未示出)(例如，SoC(片上系统)处理器)，该处理器用于使用来自时间跟踪组件和/或PWM的信息来导出功率或电流值。

在一些实施例中，系统100包括用于从能量收集器源101(在一些实施例中可不只包括能量收集器源)获取能量的一个或多个能量转换设备(未示出)。一个或多个能量转换源可包括光伏(PV)电池、热电发电机(TEG)、射频(RF)设备、压电材料等，或其组合。一个或多个能量转换设备可将所获取能量转换成一个或多个第一功率供给(未示出)。

多级功率转换电路105可包括第一级，例如电压调节电路120(诸如，升压转换器、降压转换器、升压-降压转换器等，或其组合)，用于从能量收集器源101接收第一功率供给以生成中间电压(电压调节电路120可具有耦合至每个第一功率供给的输入端子)。在一些实施例中，电压调节电路120可包括高速开关转换器(例如，500kHz开关转换器，诸如500kHz开关升压转换器)。

第二级(例如，开关电容器电荷泵130)可接收中间电压并生成第二功率供给。在一些实施例中，开关电容器电荷泵130可以是电荷泵固定比率转换器，其能以显著较低的频率(例如，第一级频率的五分之一到十分之一，或者更低，诸如10kHz)操作。

在一些实施例中，功率管理电路系统117可标识中间电压与电压参考相对应的多个时间，并且可探知所标识时间中的一个与所标识时间中的另一个之间的时间量。所标识时间可与开关电容器电荷泵130的不同开关周期相对应。所标识时间包括对开关电容器电荷泵130的电容器(例如，飞跨电容器(flying capacitor)，未示出)的充电的开始，以及对电容器的不同充电的结束。

在一些实施例中，功率管理电路系统117可在与开关电容器电荷泵130的电容器的放电相对应的时间启动数字计数器(未示出)。功率管理电路系统117可在与电容器的两次相邻放电中的后者相对应的时间读取数字计数器的计数，并且可基于所述计数来探知时间量。

功率管理电路系统117可使用该时间量导出值118的值。功率管理电路系统117可输出值118的导出值或将该导出值存储在存储器设备中。功率管理电路系统117可针对多级功率转换电路105的后续周期重复此过程。值18可表示对能量收集器源101的输出的电特性(诸如，功率、电流等)的间接测量。

除了本文公开的用于从能量收集器导出功率的布置之外，系统100可以是任何电子、光学和/或磁系统。例如，系统100可以是可穿戴设备、智能电话、计算平板、膝上型计算机、台式计算机、服务器、机顶盒、游戏控制台、工业控制器、存储系统、联网装备等等。

图2是根据各实施例的可由图1中系统执行的用于从能量收集器源101导出功率输出的方法的简化流程图。

在框201中，功率管理电路系统117(图1)可标识中间电压与电压参考相对应的多个时间。在框203中，功率管理电路系统117可探知所标识时间中的一个与所标识时间中的另一个之间的时间量。

在框205中，功率管理电路系统117可使用该时间量来导出与供给相关联的功率或电流值。在框207中，功率管理电路系统117可输出所导出的功率或电流值或将所导出的功率或电流值存储在存储器设备(诸如，寄存器、缓冲器等，或其组合)中。

图3例示出根据各种实施例的图1中开关电容器电荷泵的操作模式的框图，以及描绘中间电压和时间的图。

在一些实施例中，电压调节电路120可被认为是用于静态操作分析的电流源Io，例如可表现得像具有为开关电容器电荷泵130充电的恒定输入电流源的电荷泵。电流源Io可与能量收集器源101的功率输出成比例。

在一些实施例中，开关电容器电荷泵130的操作能在两个周期中完成。在第一周期251中，可对开关电容器电荷泵130中的电容器充电。电容器可在第二周期252中将电荷释放至电池或存储元件。这可以被称为“软充电(SC)”。

在一些实施例中，可控制SC开关周期，以便可实现固定转换比。在曲线图254中例示出具有1:2比率的实现的示例，其示出了1:2比率的SC转换器控制和波形。曲线图254例示出TSC的时间间隔中用于完成充电/释放操作的两个周期。考虑所例示的操作，TSC的持续时间可以是4Cx(Vref-Vbat/2)/Io(其中Vbat是耦合至开关电容器电荷泵130的输出的第二功率供给(未示出)的电压)。

比较器253(在一些实现中，其可以是图1中功率管理电路系统117的组件)可接收中间电压和电压参考(Vref)，并且可输出软充电电压(VSC)。比较器253的输出可指示开关电容器电荷泵130的状态转变(例如，从对应于第一周期252的状态转变成对应于第二周期251的状态或者从对应于第二周期251的状态转变成对应于第一周期252的状态)。在一些示例中，开关电容器电荷泵130在VSC的上升沿进行开关。

为了MPPT(最大功率点跟踪)，对于给定的能量收集源，Vref-Vbat/2的值可被认为是近似恒定的，并且因此，SC时段(TSC)可与1/Io大致成比例。因此，输入功率(例如，输入至第二级的功率)可与TSC成反比。可通过数字计数器或其他时间跟踪组件利用TSC的时间间隔来跟踪和确定功率。

图4是根据各实施例的可由图1中系统100执行的功率跟踪和调谐的方法的详细流程图。

可利用从功率管理电路系统117到电压调节电路120的信号(以下称为Vlim)来调谐多级功率转换电路105的输入阻抗或系统100的输出阻抗。例如，功率管理电路系统117可应用Vlim来调整电压调节电路120的特性，例如PWM控制信号的占空比。

在框401中，控制器412可发信号通知计数器来开始。在框402中，控制器42可等待计数器的N个参考时钟周期(在示例中，N是预定值，诸如整数)。

在框403中，控制器412可停止计数器并确定计数器的计数是否小于所存储的计数(例如，来自先前迭代的计数)。如果在菱形框404中，计数小于所存储计数，则在框405中，控制器412可确定将Vlim的方向设置为与先前迭代相同的方向。如果在菱形404中，计数不小于所存储计数，则在框406中，控制器412可确定将Vlim的方向设置为与先前迭代不同的方向(诸如，如果先前迭代是递增的，则递减)。

在菱形框407中，控制器412可应用所确定方向(例如，控制器412可在框408中执行电压递增，或者在框409中应用电压递减来改变输出电压411(Vlim))。在一些示例中，Vlim可被输入至控制器中，该控制器控制到升压转换器320(图5)中FET的门信号。再次参看图4，在框410中，控制器412可存储当前计数并且可执行过程的下一迭代。

图5是例示出根据各实施例的可在用于从能量收集器导出功率输出的系统中使用的多级功率转换电路305的详细电路图。

在一个实施例中，多级功率转换电路305可包括输入端子301，该输入端子301可被耦合至一个或多个能量收集源(未示出)。在例示中，在输入端子301与节点321之间示出一个输入端子301和一个场效应晶体管(FET)以耦合至一个能量收集源，但应当理解，在具有一个以上能量收集源的示例中，一个以上此类FET可在节点321与一个以上能量收集源的输入端子中的相应一个之间并联地耦合。输出端子310可被耦合至能量存储(未示出)。

每个收集能量源可向多级功率转换电路305提供输入功率供给，其中每个输入功率供给可与其他能量源完全相同或不同，并且可与其他能量源在相同或不同的时间被提供。在一个实施例中，基于日光、热、压电(振动)和任何其他能量源的多个能量转换设备被配置成从多个收集能量源获取能量并将所获取能量转换成一个或多个输入功率供给。

根据一个实施例，多级功率转换电路305可包括升压转换器320和开关电容器电荷泵330。多级功率转换电路305可提供两级混合开关拓扑，用于对电池充电(并为负载提供功率)。例如，多级功率转换电路305可包括前端级中的高频升压转换器，以及后端级中能以较低频率(例如，慢5x-10x或更多)操作的开关电容器充电泵转换器。两级混合开关拓扑可提供软充电电荷泵，该软充电电荷泵可提供相对无电荷共享损耗和以较低频率操作的较小电容器。两级混合开关拓扑还可提供能提供较高开关频率、较小电感器以及较小解耦电容器的低电压升压转换器。

在一个实施例中，升压转换器320可生成中间功率供给(例如，中间电压325)，与输入功率供给相比，该中间功率供给可以是经升压的较高功率供给。根据一个实施例，开关电容器电荷泵330可接收中间功率供给，并且可使用中间功率供给生成/抬升出(bump)较高的第二功率供给(例如，Vbat，未示出)。例如，开关电容器电荷泵330可接收中间电压并使用开关电容器(例如，电容器331和332)泵升中间电压，以按固定比率(例如，1:2/1:3(对于指涉1:2/1:3的固定比率，输出功率供给一般可比中间电压高两倍/三倍))生成输出功率供给。

如此，输出端子310可接收较高的第二功率供给(Vbat)，并且可转发较高的第二功率供给来对电池充电并为负载提供功率。在一个实施例中，升压转换器320包括节点321、电感器322(iL)、节点323以及中间电压325。根据一个实施例，升压转换器320可被配置成将其输出“升压”至中间电压电平，这一般可提高功率转换效率。另外，由于升压转换器320可与低电压电路/组件(例如，可<～2.5V的收集能量源)一起操作，因此可应用更高效的低电压/高频率硅工艺。前端电路能以高频率操作，以便满足期望的快速动态响应，同时还维持功率效率。

在一个实施例中，节点321可接收能被场效应晶体管(FET)控制的输入功率供给。电感器322可被耦合在节点321与323之间。此外，电感器322可经由节点321接收输入功率供给，并且生成可被转发至节点323的输出电压电平，该输出电压电平可由FET控制并被耦合在中间电压与接地之间。电感器322可以是开关电感器，但不限于特定类型的电感器。

能量收集的整体功率递送效率会受前端升压转换器的影响。例如，使用4.7uH的开关电感器，利用多级功率转换电路305的能量收集器可为IoT设备和应用生成可接受的整体功率效率。同样，当存在对极其较小占地设计的需要时，整体功率效率可能较大(例如，当使用1uH的开关电感器时)。注意，该架构对于多个收集源可被自然地“消耗”，因为它可在此类方法中利用前端升压转换器(例如，升压转换器320)的开关电感器(例如，开关电感器322)，其中来自多个输入能量源的能量可被有效地收集&递送来对电池充电并为负载提供功率。

在一些实施例中，升压转换器320可提供DCM(不连续传导模式)操作，该操作可包括接收一个或多个输入能量源并生成一个或多个输出功率供给。在一个实施例中，升压转换器320可包括使用电感器322的一个或多个输出和来自节点321的多个输入。例如，可存在一个以上高侧设备被连接到节点323，其中附加输出中的每一个可以是低电压设备(例如，诸如SoC处理器之类的处理器)。此外，在一个实施例中，例如可调节和配置来自升压转换器320的每个附加输出(或所有输出)以仅向电池供给来自能量源的过剩能量。在另一实施例中，利用多级功率转换电路305的能量收集器可包括电池操作模式。在电池操作模式中，当来自能量收集源的输入功率供给不足时(例如，输入功率供给降至低电压阈值以下)，电池可作为功率源操作并供给功率。

在一个实施例中，开关电容器电荷泵330可包括中间电压325、电容器331和332、以及供给电压333(例如，Vbat)。开关电容器电荷泵330能以具有固定转换比(1:2、1:3等)的递升模式操作，该递升模式操作可自适应输入源。多级功率转换电路305的后端电荷泵还可提供高的整体功率效率(例如，效率为95％～98％)。根据一个实施例，开关电容器电荷泵330可接收中间电压325，并且可使用中间电压325、电容器331和332、以及多个FET生成/抬升出供给电压333(Vbat)。此外，中间电压325可在阈值范围(例如，上电压阈值和下电压阈值)内操作，该阈值范围可基于供给电压333(Vbat)来动态地改变。例如，如果供给电压333(Vbat)上升至阈值范围以上，则开关电容器电荷泵330的转换比可增加(例如，从1:2至1:3)。因此，当转换率改变时，中间电压325的阈值范围也会改变。

例如，当开关电容器电荷泵330处于1:2模式下时，中间电压325的阈值可以是(Vbat/2)加上电压窗口/范围，而当处于1:3模式下时，中间电压325的阈值可变成(Vbat/3)加上电压窗口/范围。如此，电压可被包含在操作电压范围内，以将中间电压325维持在升压转换器的额定电压内。注意，电压窗口在不同模式下可相同或不同。此外，根据一个实施例，为了避免在存在噪声的情况下反复开关，开关电容器电荷泵330还可包括用于计及噪声存在的小滞后带。

在一个实施例中，当FET(或开关)断开和闭合时，开关电容器电荷泵330可对电容器331和332进行充电和放电。注意，开关电容器电荷泵330可不限于特定电荷泵配置。开关电容器电荷泵330可包括充电阶段、放电阶段和过渡状态(例如，泵被触发而从充电阶段到放电阶段的时刻)。在根据一个实施例的充电阶段期间，电容器331可作为飞跨电容器(CFLY)操作，并且可被充电到预定电压。在根据一个实施例的放电阶段期间，电容器331可与电池串联放置并放电至负载和电容器332中，这可有效地向负载提供固定比率——两倍/三倍的供给电压(Vbat)。因此，中间电压325可控制开关电容器电荷泵330中的过渡状态(例如，从充电阶段到放电阶段)。可在中间电压325达到上阈值(其也可基于所选转换比来改变)时触发过渡状态。此外，状态转换可仅在来自升压转换器320的完整脉冲之后被触发，而不是在脉冲期间被触发。因此，可在脉冲完成之后对中间电压325进行采样，且随后开关电容器电荷泵330可基于中间电压325和Vbat来决定是否触发转变。

在一些示例中，Vlim可被输入至控制器中，该控制器控制到升压转换器320中FET的门信号。在一些示例中，电压Vbat可被输入至控制器中，该控制器控制到开关电容器电荷泵330中FET的门信号。

图6示出了根据各实施例的可采用本文中所描述的装置和/或方法的示例计算设备。如所示，示例计算设备1500尤其可包括电池接口1536，该电池接口可包括先前描述的用于从多个能量收集器导出能量，并且提供所导出的能量来为计算设备1500的各组件提供功率的方法和布置(参看图1-5)。

在一些实施例中，IoT设备的计算设备1500中的各组件可包括一个或多个处理器1504以及至少一个通信芯片1506，该至少一个通信芯片1506可被物理耦合或电耦合至一个或多个处理器1504。在进一步的实现中，通信芯片1506可以是一个或多个处理器1504的一部分。在各实施例中，计算设备100可包括印刷电路板(PCB)1502。对于这些实施例，可以将一个或多个处理器1504和通信芯片1506设置在其上。在替代实施例中，可以在不采用PCB 1502的情形下耦合各种组件。

取决于其应用，计算设备1500可包括可能或可能不物理耦合或电耦合至PCB 1502的其他组件。这些其他组件包括但不限于存储器控制器(未示出)、易失性存储器(例如，动态随机存取存储器(DRAM)1520)、非易失性存储器(诸如，只读存储器(ROM))1524、闪存1522、I/O控制器(未示出)、数字信号处理器(未示出)、密码处理器(未示出)、一个或多个天线1528、全球定位系统(GPS)设备1540、罗盘1542、加速度计(未示出)、陀螺仪(未示出)、扬声器(未示出)和相机1552等。

在一些实施例中，一个或多个处理器1504、闪存1522和/或存储设备(未示出)可包括配置为存储编程指令的相关联的固件(未示出)，这些编程指令使计算设备1500能够响应于由一个或多个处理器1504执行编程指令来执行操作系统和一个或多个用户应用，该系统和一个或多个应用可以是任何已知操作系统和用户应用。

通信芯片1506可启用有线和/或无线通信，以用于往返于计算设备1500的数据传递。术语“无线”和其衍生物可用于描述可使用通过非固态介质调制的电磁辐射来传递数据的电路、设备、系统、方法、技术、通信信道等。该术语不意指相关联的设备不包含任何线，尽管在一些实施例中它们可能不包含任何线。通信芯片506可实现多种无线标准或协议的任何一个，包括但不限于IEEE702.20、长期演进(LTE)、LTE高级(LTE-A)、通用分组无线服务(GPRS)、演进数据最优化(Ev-DO)、演进型高速分组接入(HSPA+)、演进型高速下行链路分组接入(HSDPA+)、演进型高速上行链路分组接入(HSUPA+)、全球移动通信系统(GSM)、GSM演进增强型数据速率(EDGE)、码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、数字增强型无绳电信(DECT)、全球微波互联接入(WiMAX)、蓝牙、其衍生物和称为3G、4G、5G以及进一步的任何其他无线协议。计算设备1500可包括多个通信芯片1506。例如，第一通信芯片1506可专用于诸如Wi-Fi和蓝牙之类的较短距离无线通信，而第二通信芯片506可专用于诸如GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DO及其他(例如，已开发的或尚未开发的)之类的较长距离无线通信。

在各种实现中，计算设备1500可以是IoT产品，诸如普遍存在的感测节点或远程传感器。在进一步的实现中，计算设备1500可以是处理和/或存储数据的任何其他电子设备。

可以利用一种或多种计算机可用或计算机可读介质的任何组合。计算机可用或计算机可读介质可以是例如但不限于，电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置、设备或传播介质。计算机可读介质的更具体的示例(非排他性列表)将包括下述项：具有一条或多条线的电连接件、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、光存储设备、诸如支持互联网或内联网的传输介质的传输介质或磁存储设备。注意，计算机可用或计算机可读介质甚至可以是在其上打印有程序的纸张或另一合适的介质，因为程序可以经由例如对纸张或其他介质的光学扫描而被电子地捕获，随后被编译、被解释，或以其他合适的方式被处理，如有必要，并随后被存储在计算机存储器中。在本文档的上下文中，计算机可用或计算机可读介质可以是可以包含、存储、通信、传播、或传输程序以供指令执行系统、装置或设备使用或结合指令执行系统、装置或设备一起使用的任何介质。计算机可用介质可包括被传播的数据信号与随其具体化在基带中或作为载波的一部分的计算机可用程序代码。可使用任何合适的介质来传送该计算机可用程序代码，该任何合适的介质包括但不限于无线、有线、光纤缆线、RF等。

用于执行本公开的操作的计算机程序代码可以一种或多种编程语言的任意组合来编写，包括面向对象编程语言(例如Java、Smalltalk、C++等等)以及常规程序化编程语言(诸如“C”编程语言或类似的编程语言)。该程序代码可完全在用户的计算机上执行，部分地在用户的计算机上执行，作为独立式软件包执行，部分地在用户的计算机上并且部分地在远程计算机上执行，或完全在远程计算机或服务器上执行。在后一场景中，可通过任何类型的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))将远程计算机连接至用户的计算机，或可作出至外部计算机的该连接(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)。

示例

示例1是一种用于从一个或多个能量收集器源导出功率的系统。该系统可包括：电压调节电路，该电压调节电路用于从一个或多个能量收集器源接收一个或多个第一功率供给，以及用于生成中间电压，该电压调节电路具有耦合至一个或多个第一功率供给的一个或多个输入端子；开关电容器电荷泵，该开关电容器电荷泵用于接收中间电压，以及用于生成第二功率供给；以及功率管理电路系统。功率管理电路系统可被配置成：标识中间电压与电压参考相对应的多个时间；探知所标识时间中的一个与所标识时间中的另一个之间的时间量；使用时间量来导出与第二功率供给相关联的功率或电流值；输出所导出的功率或电流值，或者将所导出的功率或电流值存储在存储器设备中。

示例2包括示例1的主题，并且功率管理电路系统包括数字计数器。

示例3包括示例1-2中任一项的主题，并且功率管理电路系统包括脉冲宽度调制器，该脉冲宽度调制器用于接收数字计数器的输出。

示例4包括示例1-3中任一项的主题，并且功率管理电路系统包括模拟电路组件，该功率管理电路系统用于使用模拟电路组件来探知时间量。

示例5包括示例1-4中任一项的主题，并且模拟电路组件包括以下中的至少一个：模拟集成锯齿电荷泵或压控振荡器。

示例6包括示例1-5中任一项的主题，并且所标识时间与开关电容器电荷泵的不同开关周期相对应。

示例7包括示例1-6中任一项的主题，并且所标识时间包括对开关电容器电荷泵的电容器的充电的开始，以及对电容器的不同充电的结束。

示例8包括示例1-7中任一项的主题，并且功率管理电路系统用于探知开关电容器电荷泵的电容器的放电与电容器的后续放电的时间之间的时间量。

示例9包括示例1-8中任一项的主题，功率管理电路系统用于：在与开关电容器电荷泵的电容器的放电相对应的时间处启动数字计数器；以及在与电容器的两次相邻放电中的后者相对应的时间处读取数字计数器的计数；以及基于计数探知时间量。

示例10包括示例1-9中任一项的主题，并且电压调节电路的操作频率大于开关电容器电荷泵的操作频率。

示例11是一种用于从一个或多个能量收集器源导出功率的方法。方法包括标识中间电压与电压参考相对应的多个时间，该中间电压与多级功率转换电路的多个级之间的节点相对应；探知所标识时间中的一个与所标识时间中的另一个之间的时间量；使用探知的结果来导出一个或多个能量收集器源的一个或多个输出处的功率或电流值；以及输出所导出的功率或电流值，或者将所导出的功率或电流值存储在存储器设备中。

示例12包括示例11的主题，以及在与开关电容器电荷泵的电容器的放电相对应的时间处启动计数；以及在与电容器的两次相邻放电中的后者相对应的时间处读取计数的值；以及基于读取值来探知时间量。

示例13包括示例11-12中任一项的主题，并且所导出的功率或电流值表示对一个或多个能量收集器源的输出的电特性的间接测量。

示例14包括示例11-13中任一项的主题，并且测量是在不感测电特性的情况下获得的。

示例15包括示例11-14中任一项的主题，以及从一个或多个能量收集源获取能量；将所获取能量转换成一个或多个功率供给；以及使用一个或多个功率供给来为多级功率转换电路的第一级的输入提供功率；其中一个或多个能量转换源包括以下各项中的至少一者：光伏(PV)电池、热电发电机(TEG)、射频(RF)设备、或压电材料。

示例16是用于导出一个或多个能量收集器源的输出处的功率的功率管理电路系统，该功率管理电路系统包括：比较器，比较器具有多个输入，多个输入包括电压参考和中间电压，该中间电压与多级功率转换电路的多个级之间的节点相对应；字计数器，该数字计数器具有多个输入，这多个输入包括时钟以及耦合至比较器的输出的输入；以及功率管理模块。功率管理模块可被配置成：基于比较器的输出来启动和读取数字计数器；基于数字计数器的计数信息来确定时间量；以及基于所确定时间量来导出一个或多个能量收集器源的输出处的功率或电流值。

示例17可包括示例16的主题，以及用于接收数字计数器的输出的脉冲宽度调制器。

示例18可包括示例16-17中任一项的主题，并且功率管理模块用于启动数字计数器，以及在开关电容器电荷泵的不同开关周期期间读取数字计数器。

示例19可包括示例16-18中任一项的主题，并且功率管理模块用于：在与开关电容器电荷泵的电容器的放电相对应的时间处启动数字计数器；以及在与电容器的两次相邻放电中的后者相对应的时间处读取所启动数字计数器的计数；以及基于计数确定时间量。

示例20可包括示例16-19中任一项的主题，以及一个或多个能量转换设备，该一个或多个能量转换设备用于从一个或多个能量收集器源获取能量，以及用于将所获取能量转换成一个或多个功率供给；其中一个或多个能量转换源包括以下各项中的至少一者：光伏(PC)电池、热电发电机(TEG)、射频(RF)设备、或压电材料。

示例21是一种用于导出一个或多个能量收集器源的输出处的功率的设备，设备包括：用于标识中间电压与电压参考相对应的多个时间的装置，该中间电压与多级功率转换电路的多个级之间的节点相对应；用于探知所标识时间中的一个与所标识时间中的另一个之间的时间量的装置；用于使用探知的结果来导出一个或多个能量收集器源的输出处的功率或电流值的装置；以及用于输出所导出的功率或电流值，或者将所导出的功率或电流值存储在存储器设备中的装置。

示例22包括示例21的主题，以及用于在与开关电容器电荷泵的电容器的放电相对应的时间处启动计数的装置；以及用于在与电容器的两次相邻放电中的后者相对应的时间处读取计数的值的装置；以及用于基于读取值来探知时间量的装置。

示例23包括示例21-22中任一项的主题，并且所导出的功率或电流值表示对一个或多个能量收集器源的输出的电特性的间接测量。

示例24包括示例21-23中任一项的主题，并且测量是在不感测电特性的情况下获得的。

示例25包括示例21-24中任一项的主题，以及用于从一个或多个能量收集源获取能量的装置；用于将所获取能量转换成一个或多个功率供给的装置；以及用于使用一个或多个功率供给来为多级功率转换电路的第一级的输入提供功率的装置；其中一个或多个能量转换源包括以下各项中的至少一者：光伏(PV)电池、热电发电机(TEG)、射频(RF)设备、或压电材料。

示例26是具有用于实现存储在其上的物理编程的指令的计算机可读介质，该指令响应于处理设备的执行使得处理设备执行操作，用于：标识中间电压与电压参考相对应的多个时间，该中间电压与多级功率转换电路的多个级之间的节点相对应；探知所标识时间中的一个与所标识时间中的另一个之间的时间量；使用探知的结果来导出一个或多个能量收集器源的一个或多个输出处的功率或电流值；以及输出所导出的功率或电流值，或者将所导出的功率或电流值存储在存储器设备中。

示例27包括示例26的主题，并且指令进一步可操作用于：在与开关电容器电荷泵的电容器的放电相对应的时间处启动计数；以及在与电容器的两次相邻放电中的后者相对应的时间处读取计数的值；以及基于读取值来探知时间量。

示例28包括示例26-27中任一项的主题，其中所导出的功率或电流值表示对一个或多个能量收集器源的输出的电特性的间接测量。

示例29包括示例26-28中任一项的主题，其中测量是在不感测电特性的情况下获得的。

示例30包括示例26-29中任一项的主题，并且操作进一步用于：从一个或多个能量收集源获取能量；将所获取能量转换成一个或多个功率供给；以及使用一个或多个功率供给来为多级功率转换电路的第一级的输入提供功率；其中一个或多个能量转换源包括以下各项中的至少一者：光伏(PV)电池、热电发电机(TEG)、射频(RF)设备、或压电材料。