CN103023114A - 一种集成充电电池装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于监测预警系统中的集成充电电池装置。该电池可同时收集射频能量和热能，射频信号收集可包含多种频率选择，通过射频功率检测电路选取匹配的信号实现能量收集，射频信号收集含射频功率检测、和三阶升压。该装置采用改进型CMOS交叉耦合全波整流电路取代传统肖特基二极管整流电路，减小了小信号整流后的输出直流损耗。采用改进型升压泵电路利用了五阶CP脉冲控制升压电路的方法，克服了传统的升压电路需要外界电源供电、耗电量大等缺陷，提高了整体电路的输出效率。采用开关控制电路由电压检测器和开关晶体管组成，满足低电流消耗要求。该装置与传统充电装置相比采用了无源和有源混合电能储存和管理模块，从而更易于实现集成化。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于监测预警系统中的集成充电电池装置。特别提供了一种可以同时收集两种频率以上的射频信号以及热能信号的方法，可将收集的能量存储起来，作为电源供电。
背景技术
在安全监测预警系统中，微机器人、射频识别、无线传感器和应答器、遥感探测等电子设备的能量传输距离一般在数米、数厘米范围内，这些电子设备一般需要适应任意的工作时间和极长的待机时间，利用微波输能技术能够满足这些要求。
上述传感器网络系统需要小型和简单的微传感器节点，在这些节点处，由于传感器的尺寸、重量很小，且需要定期维护，因此电源成为一个重要和关键的问题。有些解决方法如太阳能电池，很难与传感器系统集成；还有利用机械振动提供能量的方法，但传感器必须处于移动物体之上，对于静止物体则无法实现。本发明所设计的集成充电电池装置可同时收集射频信号和热信号的能量，作为电源使用能很好的解决上述问题，且易于集成。
发明内容
本发明的目的是解决背景技术所述在高危或偏远地区维护电池带来的不便，提供了一种新的能量收集方法。
本发明采取同时收集多种射频信号和热能信号的办法，实现了多种能量的采集，提高能量收集的效率。
射频信号收集可包含多种频率选择，通过射频功率检测电路选取匹配的信号实现能量收集。该模块含射频功率检测电路、匹配电路和三阶升压电路。
集成充电电池装置主要包括改进型全波整流电路，改进型升压泵电路，带MOS负反馈的开关控制电路和电量储存/管理模块。
(1)运用改进型CMOS交叉耦合全波整流电路取代传统肖特基二极管整流电路，减小了小信号整流后的输出直流损耗。
(2)改进型升压泵电路利用了五阶CP脉冲控制升压电路的方法，克服了传统的升压电路需要外界电源供电、耗电量大等的缺陷，提高了整体电路的输出效率。
(3)开关控制电路由电压检测器和开关晶体管组成，满足低电流消耗要求。开关控制电路由电压检测器和开关晶体管组成，满足了低电流消耗要求。
集成充电电池装置与传统充电装置相比关键模块采用集成电路工艺器件，并利用了无源和有源混合电能储存和管理模块，从而实现高度集成化，同时低功耗的设计提升了充电效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是集成充电电池装置的结构示意图；
图2是集成充电电池装置的升压泵电路示意图。
具体实施方式
集成充电电池也可以用在核泄漏预警监测、油气管道光纤监测预警、水质生物预警、食品安全监测预警、山洪灾害监测预警系统中等多个领域。下面以在核泄漏预警监测系统中的应用来说明具体实施方式。使用时只需将集成充电电池的输出端与传感器节点外围电路相连，就可以自行收集射频能量和热能。具体原理如图1所示。
针对外部不同频率的射频信号，通过射频功率检测电路选取匹配的信号实现能量收集，通过三阶升压电路提高电压，传送至电能储存和管理模块：外部的热能信号通过热释电模块转换为低频电信号，经过交叉耦合全波整流电路转换为直流信号，通过CP升压泵电路提高至设定输出电压，如图2所示。经过开关控制电路传送至电能储存和管理模块，此模块既能控制对微电池充电又能控制微电池对能量采集系统的供电。
Claims (7)
1.一种用于监测预警系统中的集成充电电池装置，包括：
(1)可同时收集射频信号和热信号；
(2)射频/热信号收集电路含改进型全波整流电路，改进型升压泵电路，带MOS负反馈的开关控制电路以及电能储存和管理模块；
(3)射频信号收集可包含多种频率选择，通过射频功率检测电路选取匹配的信号实现能量收集。
其特征在于：能够收集空间电磁波和基站发射的多种频段的电磁波以实现能量收集，还能够利用复合热释电材料实现能量收集，并且能够将收集到的能量储存；耗电量低，效率高；体积小，重量轻，集成度高。
2.按照权利要求1所述的集成充电电池装置，其特征是：射频信号以及热信号同时收集，实现了多种能量的采集，热能信号通过复合热释电材料接收并转换。
3.按照权利要求1所述的集成充电电池装置，其特征是：包含多种频段选择，含射频功率检测电路，在射频信号能量收集上实现多能量融合。
4.按照权利要求1所述的集成充电电池装置，其特征是：运用改进型CMOS交叉耦合全波整流电路，减小了小信号整流后的输出直流损耗。
5.按照权利要求1所述的集成充电电池装置，其特征是：改进型升压泵电路利用五阶CP脉冲控制升压电路的方法，减少耗电量，不需要外界电源供电，能够提高整体电路的输出效率。
6.按照权利要求1所述的集成充电电池装置，其特征是：开关控制电路由电压检测器和开关晶体管组成，满足低电流消耗的要求。
7.按照权利要求1所述的集成充电电池装置，其特征是：利用无源电能储存和管理模块并实现集成化。
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| CN2012105554936A CN103023114A (zh) | 2012-12-08 | 2012-12-08 | 一种集成充电电池装置 |
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Publications (1)
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