專利名稱：觸發(fā)電路和整流器、尤其是用于具有壓電微型發(fā)電機(jī)的能量自給的微系統(tǒng)的觸發(fā)電路和 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將電功率接通至電負(fù)載的電子設(shè)備，其中可供使用的交流電壓首先可以被整流?？晒┦褂玫碾姽β实脑蠢缈梢允抢么?lián)的電容提供交流電壓的微型發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
能量自給的微系統(tǒng)(energieautarkes Mikrosystem)通常包含一個或多個微型發(fā)電機(jī)、整流器、儲能元件和一個或多個傳感器。通常，微系統(tǒng)也包含直流-直流轉(zhuǎn)換器、RF塊和多個附加電路。微型發(fā)電機(jī)提供在微瓦或毫瓦范圍中的功率。電容器、超級電容器或蓄電池可以被用作存儲元件。能量自給的系統(tǒng)可以具有如下元件具有在芯片上進(jìn)行直流-直流轉(zhuǎn)換的功能的電荷泵和振蕩器。無源整流器給儲能元件充電，該儲能元件例如是電容器。該電路塊在所謂的起動階段(同樣可以被稱為Mart-up Wiase)期間是不可缺少的。然而，該電路塊引起不利的電壓降并且低效率。因此，無源整流器是整個系統(tǒng)的瓶頸。需要觸發(fā)電路來檢測在存儲電容器上的電壓電平和所存儲的能量是否足夠大到能夠激活系統(tǒng)的其他部分、尤其是有源部分。所監(jiān)控的電壓電平必須滿足如下兩個準(zhǔn)則第一振蕩器和電荷泵可以工作在所設(shè)置的電壓范圍中；第二 在電容器上必須有足夠多地被存儲的能量，以便能夠?qū)崿F(xiàn)電荷泵的起動階段。對觸發(fā)電路的要求是，觸發(fā)電路一方面應(yīng)作為典型的起動電路來工作，這涉及檢測供電電壓，并且同時觸發(fā)電路應(yīng)作為開關(guān)電路來工作。對于明顯在CMOS供電電平以下的微型發(fā)電機(jī)電壓，常規(guī)的解決方案是不可能的，因?yàn)槌Ｒ?guī)的電路塊、譬如典型的比較器例如由于低供電電壓而不工作。對觸發(fā)電路的另一要求是低功率消耗。該功率消耗與系統(tǒng)功率消耗相比應(yīng)是低的。另一要求是開關(guān)速度，即為了激活系統(tǒng)的其余部分而被觸發(fā)電路所需的時間。可看到該時間與對于操作所需的能量直接關(guān)聯(lián)。當(dāng)過渡持續(xù)過長時，能量可能不足以支持系統(tǒng)的起動階段。開關(guān)時間因此應(yīng)盡可能小。最后，希望有針對觸發(fā)電路的電壓閾值設(shè)置(Sparmungssctiwelleneinstellung)的可能性。各種微型發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)方案提供了不同的電壓電平。觸發(fā)電路應(yīng)具有通過其架構(gòu)確定相對應(yīng)的電壓電平的可能性。在微瓦范圍中，直至目前僅曾實(shí)現(xiàn)了比較簡單的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的架構(gòu)是不同的。 區(qū)別在于微型發(fā)電機(jī)的類型、微型發(fā)電機(jī)的電壓幅度、整流器和直流-直流轉(zhuǎn)換器的類型。 有些系統(tǒng)由于在輸入端上的電壓幅度大而不需要起動電路。這些系統(tǒng)通常在介觀范圍中并且提供在毫瓦范圍內(nèi)的功率。其他系統(tǒng)針對直流-直流轉(zhuǎn)換使用片外部件、尤其是線圈， 針對起動過程使用無源二極管并且對輸入端上的電壓幅度確立了相對應(yīng)的要求[1]。目前所采用的無源整流器一方面基于具有相對應(yīng)的電壓降和低效率的一個或多個MOSFET 二極管。另一方面，曾建議了技術(shù)上復(fù)雜的并且昂貴的解決方案，這些解決方案基于浮柵晶體管 (Floating Gate Transistor)的編程或工藝改造。工藝改造可以基于使用不是CMOS技術(shù)中的標(biāo)準(zhǔn)的低閾值/零閾值晶體管。浮柵晶體管的編程要求附加的步驟并且由此要求附加的開銷[2]。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種用于檢測足夠大的電壓電平并且用于提供足夠的輸出功率的觸發(fā)電路，其中觸發(fā)電路此外應(yīng)作為開關(guān)電路工作，應(yīng)具有低功率消耗和短開關(guān)時間并且應(yīng)能夠可變地設(shè)置開關(guān)電壓閾值。此外，可以提供一種整流器，所述整流器與常規(guī)的解決方案相比在相同輸出電壓的情況下有效地提供更多輸出功率，并且由此在起動階段期間改善了整流器效率。觸發(fā)電路和整流器尤其是應(yīng)該能夠使用在具有壓電微型發(fā)電機(jī)的能量自給的微系統(tǒng)中。該任務(wù)通過根據(jù)主權(quán)利要求所述的設(shè)備來解決。根據(jù)第一方面，本發(fā)明的特點(diǎn)在于，形成電流源的第一類型的第一場效應(yīng)晶體管的源極-漏極路徑與形成電流源的第二類型的第二場效應(yīng)晶體管的源極-漏極路徑電串聯(lián)在輸入電壓與第三電壓之間，其中第一場效應(yīng)晶體管的第一端子和第二場效應(yīng)晶體管的第一端子被電連接到形成開關(guān)的第二類型的第三場效應(yīng)晶體管的柵極上，并且在第三場效應(yīng)晶體管的源極-漏極路徑上電施加輸入電壓和輸出電壓。本發(fā)明的特點(diǎn)在于，第一場效應(yīng)晶體管和第二場效應(yīng)晶體管的工作點(diǎn)分別被設(shè)置為使得當(dāng)輸入電壓在閾值之下時，其中一個場效應(yīng)晶體管在有源區(qū)中相較于另一場效應(yīng)晶體管提供了更大的電流，并且當(dāng)輸入電壓在閾值之上時，情況相反，其中當(dāng)場效應(yīng)晶體管的漏極-源極電壓大于飽和漏極-源極電壓時，該場效應(yīng)晶體管處于有源區(qū)中。源極-漏極路徑同樣可以被稱為場效應(yīng)晶體管的溝道。本發(fā)明描述了一種新架構(gòu)，該新架構(gòu)的功能是能量高效地且可靠地起動系統(tǒng)。第一方面涉及滿足在任務(wù)提出中所描述的要求的觸發(fā)電路。本發(fā)明的第二方面關(guān)注超越無源整流的慣用方案的解決方案，總體上，本發(fā)明針對在能量發(fā)生器與負(fù)載之間的接口電路，該接口電路允許使對于系統(tǒng)的安全運(yùn)行而言的臨界輸入功率最小化。對于觸發(fā)電路或起動電路的基本思想是實(shí)現(xiàn)類似比較器的特性，以便檢測對電壓閾值的超過。由于針對這樣的系統(tǒng)的電壓閾值在比較器設(shè)計有問題的低電壓范圍中，所以該電路的主要功能借助兩個相互競爭的場效應(yīng)晶體管來實(shí)現(xiàn)。起動電路的其余部分能夠?qū)崿F(xiàn)電壓閾值的設(shè)置、快速過渡階段和低功率消耗。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的起動(或Mart-up)特性。用來能夠起動系統(tǒng)的臨界輸入功率被減小。需要更低的輸入電壓來驅(qū)動系統(tǒng)。功率消耗降低。電壓閾值的設(shè)置是可能的。 主要系統(tǒng)特性不受起動電路影響。其他有利的擴(kuò)展方案結(jié)合從屬權(quán)利要求被請求保護(hù)。根據(jù)有利的擴(kuò)展方案，第一場效應(yīng)晶體管的工作點(diǎn)可以通過如下方式被設(shè)置第一電容和第二電容電串聯(lián)在輸入電壓與第三電壓之間，并且在第一電容和第二電容之間的電連接上可以電連接有第一場效應(yīng)晶體管的柵極和形成電流吸收器(Stromsenke)的第一類型的第四場效應(yīng)晶體管的第一端子，其中第四場效應(yīng)晶體管的柵極可以被電連接到第四場效應(yīng)晶體管的第二端子上和第三電壓上，并且第二場效應(yīng)晶體管的工作點(diǎn)可以通過如下方式來設(shè)置第三電容被電連接在第二場效應(yīng)晶體管的柵極和第三電壓之間，并且在第二場效應(yīng)晶體管的柵極上可以電連接有形成電流吸收器的第一類型的第七場效應(yīng)晶體管的第一端子，其中第七場效應(yīng)晶體管的柵極可以被電連接到第七場效應(yīng)晶體管的第二端子和第三電壓上。根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，輸出電壓可以電施加到形成開關(guān)的第一類型的第五場效應(yīng)晶體管的柵極上，第三電壓可以被施加到第五場效應(yīng)晶體管的第二端子上，以及第五場效應(yīng)晶體管的第一端子可以被電連接到第三場效應(yīng)晶體管的柵極上。根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，輸出電壓可以被電施加到形成開關(guān)的第一類型的第六場效應(yīng)晶體管的柵極上，第三電壓可以被施加到第六場效應(yīng)晶體管的第二端子上，以及第六場效應(yīng)晶體管的第一端子可以被電連接到第一場效應(yīng)晶體管的柵極上。根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，第三電壓可以被電施加到形成開關(guān)的第二類型的第八場效應(yīng)晶體管的柵極上，輸出電壓可以被電施加到第八場效應(yīng)晶體管的第二端子上，以及第八場效應(yīng)晶體管的第一端子可以被電連接到第二場效應(yīng)晶體管的柵極上。根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，第一場效應(yīng)晶體管(Ml)的工作點(diǎn)可以通過如下方式被設(shè)置第一場效應(yīng)晶體管的第二端子可以被電連接到第一類型的第十二場效應(yīng)晶體管的第一端子上，第一場效應(yīng)晶體管的體端子(Bulkanschluss)通過第十二場效應(yīng)晶體管的體端子可被電連接到第三電壓上，并且輸入電壓可以施加到第一場效應(yīng)晶體管的柵極上，其中第三電壓可以施加到第十二場效應(yīng)晶體管的第二端子上，并且第十二場效應(yīng)晶體管的柵極被電連接到第一逆變器上，以及第二場效應(yīng)晶體管的工作點(diǎn)可以通過如下方式來設(shè)置第三電壓可以施加到第二場效應(yīng)晶體管的柵極上。根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，在一方面為第一場效應(yīng)晶體管和第二場效應(yīng)晶體管的第一端子與另一方面為第三場效應(yīng)晶體管的柵極之間可以電連接有第二逆變器。根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，第一逆變器可以具有第一類型的第十三場效應(yīng)晶體管，其中第三電壓可以施加到第十三場效應(yīng)晶體管的第二端子上，第十三場效應(yīng)晶體管的第一端子可以被電連接到第二類型的第十四場效應(yīng)晶體管的第一端子上以及第十二場效應(yīng)晶體管的柵極上，并且第十三場效應(yīng)晶體管的柵極可以被電連接到第十四場效應(yīng)晶體管的柵極上并且可以被置于輸出電壓上，其中輸入電壓可以被施加到第十四場效應(yīng)晶體管的第二端子上。根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，第二逆變器可以具有第一類型的第十五場效應(yīng)晶體管，其中第三電壓可以被施加到第十五場效應(yīng)晶體管的第二端子上，第十五場效應(yīng)晶體管的第一端子可以被電連接到第二類型的第十六場效應(yīng)晶體管的第一端子上和第三場效應(yīng)晶體管的柵極上，并且第十五場效應(yīng)晶體管的柵極可以被電連接到第十六場效應(yīng)晶體管的柵極上和第一場效應(yīng)晶體管和第二場效應(yīng)晶體管的第一端子上，其中輸入電壓可以被施加到第十六場效應(yīng)晶體管的第二端子上。根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，在輸入電壓與第三電壓之間可以電連接有第四電容。根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，形成二極管的第一類型的第九場效應(yīng)晶體管的源極-漏極路徑可以被連接在輸入電壓與第四電壓之間，其中第九場效應(yīng)晶體管的柵極可以被電連接到第九場效應(yīng)晶體管的第一端子上。根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，形成開關(guān)的第二類型的第十場效應(yīng)晶體管的源極-漏極路徑與第九場效應(yīng)晶體管的源極-漏極路徑并聯(lián)。
根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，在形成電子比較器的第一運(yùn)算放大器的情況下，第四電壓可被施加到負(fù)輸入端上，而輸入電壓可被施加到正輸入端上，并且輸出端可被電連接到第十場效應(yīng)晶體管的柵極上。根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，第四電壓和第三電壓可被施加到形成開關(guān)的第一類型的第十一場效應(yīng)晶體管的源極-漏極路徑上。根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，在形成電子比較器的第二運(yùn)算放大器的情況下，第四電壓可被施加到負(fù)輸入端，而第三電壓可被施加到正輸入端，并且輸出端可被電連接到第十一場效應(yīng)晶體管的柵極上。根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，在第一運(yùn)算放大器和第二運(yùn)算放大器上可以作為供電電壓分別施加輸入電壓。根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，微型發(fā)電機(jī)可以相對于第三電壓提供第四電壓，并且輸出電壓可以被施加到要被供電的負(fù)載上。根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，第三電壓可以是地。地指的是地面或者同樣是零電勢。根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，第一端子可以是場效應(yīng)晶體管的漏極，而第二端子可以是場效應(yīng)晶體管的源極。根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，第一類型可以是場效應(yīng)晶體管的η型，而第二類型可以是場效應(yīng)晶體管的P型。根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，場效應(yīng)晶體管可以是金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可以具有如下兩個狀態(tài)在輸入電壓低于閾值的情況下，使第三、第五、第六和第八場效應(yīng)晶體管的源極-漏極路徑截止，其中通過第二場效應(yīng)晶體管的溝道的電流大于通過第一場效應(yīng)晶體管的溝道的電流；在輸入電壓在閾值以上的情況下(即輸入電壓在閾值之上)，使第三、第五、第六和第八場效應(yīng)晶體管的源極-漏極路徑導(dǎo)通，其中通過第一場效應(yīng)晶體管的溝道的電流大于通過第二場效應(yīng)晶體管的溝道的電流。根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，可替選的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可以具有如下兩個狀態(tài) 在輸入電壓在閾值以下的情況下，使第三場效應(yīng)晶體管的源極-漏極路徑截止，其中通過第一場效應(yīng)晶體管的溝道的電流大于通過第二場效應(yīng)晶體管的溝道的電流；或者在輸入電壓在閾值以上的情況下，使第三場效應(yīng)晶體管的源極-漏極路徑導(dǎo)通，其中通過第二場效應(yīng)晶體管的溝道的電流大于通過第一場效應(yīng)晶體管的溝道的電流。根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，閾值可以借助第一場效應(yīng)晶體管和第二場效應(yīng)晶體管的寬長比來設(shè)置。根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，閾值可以借助第一電容與第二電容之比和/或借助第三電容來設(shè)置。根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可以如下地切換第一運(yùn)算放大器將第四電壓的大小與電輸入電壓的大小相比較，并且當(dāng)?shù)谒碾妷捍笥谳斎腚妷簳r，將第十場效應(yīng)晶體管切換為導(dǎo)通的。根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，第二運(yùn)算放大器可以將第四電壓的大小與第三電壓的大小相比較，并且當(dāng)?shù)谒碾妷盒∮诘谌妷簳r將第十一場效應(yīng)晶體管切換為導(dǎo)通的。


結(jié)合附圖更為詳細(xì)地描述了其他有利的擴(kuò)展方案。其中 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的電路的第一實(shí)施例；
圖2示出了根據(jù)圖1的第一場效應(yīng)晶體管和第二場效應(yīng)晶體管的特性曲線； 圖3示出了整流電路的實(shí)施例； 圖4示出了能量自給的系統(tǒng)的輸入級的方框電路圖； 圖5示出了能量自給的系統(tǒng)的方框電路圖； 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的電路的第二實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第一實(shí)施例，尤其是觸發(fā)電路1的第一實(shí)施例。 附圖標(biāo)記1表征觸發(fā)電路1，如其同樣在圖5作為框1所示出的那樣。形成電流源的第一類型的第一場效應(yīng)晶體管Ml的源極-漏極路徑與形成電流源的第二類型的第二場效應(yīng)晶體管M2的源極-漏極路徑電串聯(lián)在輸入電壓Vin和第三電壓之間，其中第一場效應(yīng)晶體管 Ml的第一端子和第二場效應(yīng)晶體管M2的第一端子被電連接到形成開關(guān)的第二類型的第三場效應(yīng)晶體管M3的柵極上，并且在第三場效應(yīng)晶體管M3的源極-漏極路徑上電施加輸入電壓Vin和輸出電壓Vout，其中第一場效應(yīng)晶體管Ml和第二場效應(yīng)晶體管M2的工作點(diǎn)分別被設(shè)置為使得當(dāng)輸入電壓Vin在閾值以下時，其中一個場效應(yīng)晶體管M2、M1在有源區(qū)中比另一場效應(yīng)晶體管提供更大的電流，并且當(dāng)輸入電壓Vin在閾值之上時，相反地為其中一個場效應(yīng)晶體管Ml、M2在有源區(qū)中比另一場效應(yīng)晶體管提供更大的電流，其中，當(dāng)場效應(yīng)晶體管的漏極-源極電壓大于飽和漏極-源極電壓時，該場效應(yīng)晶體管在有源區(qū)中。第一場效應(yīng)晶體管Ml的工作點(diǎn)通過如下方式來設(shè)置第一電容Cl和第二電容C2電串聯(lián)在輸入電壓Vin與第三電壓之間，并且第一場效應(yīng)晶體管Ml的柵極和形成電流吸收器的第一類型的第四場效應(yīng)晶體管M4的第一端子被電連接到在第一電容Cl與第二電容C2之間的電連接，其中第四場效應(yīng)晶體管M4的柵極被電連接到第四場效應(yīng)晶體管M4的第二端子上和第三電壓上，并且第二場效應(yīng)晶體管M2的工作點(diǎn)通過如下方式來設(shè)置第三電容C3被電連接在第二場效應(yīng)晶體管M2的柵極與第三電壓之間，并且形成電流吸收器的第一類型的第七場效應(yīng)晶體管M7的第一端子被電連接到第二場效應(yīng)晶體管M2的柵極上，其中第七場效應(yīng)晶體管M7的柵極被電連接到第七場效應(yīng)晶體管M7的第二端子和第三電壓上。輸出電壓 Vout被電施加到形成開關(guān)的第一類型的第五場效應(yīng)晶體管M5的柵極上，第三電壓被施加到第五場效應(yīng)晶體管M5的第二端子上，并且第五場效應(yīng)晶體管M5的第一端子被電連接到第三場效應(yīng)晶體管M3的柵極上。輸出電壓Vout被電施加到形成開關(guān)的第一類型的第六場效應(yīng)晶體管(M6)的柵極上，第三電壓被施加到第六場效應(yīng)晶體管M6的第二端子，以及第六場效應(yīng)晶體管(M6)的第一端子被電連接到第一場效應(yīng)晶體管Ml的柵極上。第三電壓被電施加到形成開關(guān)的第二類型的第八場效應(yīng)晶體管M8的柵極上，輸出電壓Vout被電施加到第八場效應(yīng)晶體管M8的第二端子上，并且第八場效應(yīng)晶體管M8的第一端子被電連接到第二場效應(yīng)晶體管M2的柵極上。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于觸發(fā)電路的基本思想的實(shí)現(xiàn)方案。晶體管Ml和M2調(diào)節(jié)電壓V并且由此控制具有開關(guān)的功能的晶體管M3。電容器Cl和C2與晶體管M4共同用于設(shè)置晶體管Ml的工作點(diǎn)。電容器C3和另一晶體管M7用于設(shè)置工作點(diǎn)或?qū)⒕w管M2 偏置。當(dāng)輸出電壓Vout足夠高時，晶體管M6、M8和電容器C3使晶體管Ml和M2截止。晶體管M5接著承擔(dān)了晶體管M3的偏置。晶體管Ml和M2是該電路的核心。這些晶體管Ml和M2相互競爭，即電壓V必須滿足兩個特性曲線的準(zhǔn)則。通常，當(dāng)這兩個晶體管如在圖1中所示出的那樣被連接時，并且當(dāng)相同的電流流經(jīng)這兩個晶體管時，得到如下特性通過柵極-源極電壓/Vgs/的更大尺寸和/或更大數(shù)值可潛在地提供更大電流的晶體管必須借助較小的漏極-源極電壓Vds減小其電流。思想是晶體管M2在“更強(qiáng)的”晶體管的第一階段中，更確切地說當(dāng)輸入電壓Vin還小于電壓閾值時，晶體管M2在“更強(qiáng)的”晶體管的第一階段中，而晶體管Ml處于另外的第二階段中。在相對應(yīng)地確定尺寸的情況下，在輸入電壓Vin已達(dá)到所希望的電壓閾值的時亥IJ，出現(xiàn)該晶體管為“更強(qiáng)的”晶體管的過渡。在該時刻，V下降并且晶體管M3導(dǎo)通。圖2示出了第一晶體管Ml和第二晶體管M2的作為輸入電壓Vin的函數(shù)的電流，更確切地說，第一晶體管Ml和第二晶體管M2的在漏極-源極電壓Vds等于輸入電壓Vin的情況下的電流。Vin在此具有供電電壓的作用。具有垂直線條的線對應(yīng)于第一場效應(yīng)晶體管M1，而另外的線對應(yīng)于第二場效應(yīng)晶體管M2。線的不同形狀能夠?qū)崿F(xiàn)這些線可以在兩個點(diǎn)相交。第一交點(diǎn)在范圍2至范圍3的過渡中，而第二交點(diǎn)在輸入電壓Vin的范圍3中在第一交點(diǎn)的右側(cè)。這兩個特性曲線之間的區(qū)別源自不同的尺寸確定和偏置或工作點(diǎn)設(shè)置。 第一場效應(yīng)晶體管Ml更大地被確定尺寸，但是該第一場效應(yīng)晶體管Ml僅得到了輸入電壓 Vin的部分，更確切地說通過第一電容Cl和第二電容C2的分壓器得到了輸入電壓Vin的部分。第二場效應(yīng)晶體管M2被確定尺寸為使得對于輸入電壓Vin的較小的值而言體電流 (Bulkstrom)處于主導(dǎo)。這是圖2中的范圍1。對于輸入電壓Vin的稍大一點(diǎn)的值而言，亞閾值電流逐漸地處于主導(dǎo)。這是圖2中的范圍2。最終，輸入電壓Vin大于第二場效應(yīng)晶體管M2的截止電壓，并且該晶體管M2工作在飽和中。這是圖2中的范圍3。第一場效應(yīng)晶體管Ml更大地被確定尺寸，至少該第一場效應(yīng)晶體管Ml的寬長比大于第二場效應(yīng)晶體管M2 的寬長比。由此，該第一場效應(yīng)晶體管Ml的特性曲線主要是線性的，即亞閾值電流處于主導(dǎo)，其中該曲線圖在此半對數(shù)地被縮放。電壓閾值、即右側(cè)的交點(diǎn)的設(shè)置可以借助晶體管的寬長比來提供。由此，特性曲線的電平改變。電壓閾值的設(shè)置的另一可能性在于提供第一電容Cl與第二電容C2的分壓比。當(dāng)輸入電壓Vin足夠大并且第三場效應(yīng)晶體管M3導(dǎo)通時，第六場效應(yīng)晶體管M6和第八場效應(yīng)晶體管M8將第一晶體管Ml和第二晶體管M2關(guān)斷。 第五場效應(yīng)晶體管M5接著承擔(dān)對第三場效應(yīng)晶體管M3的偏置。因此，在三個場效應(yīng)晶體管Ml、M2和M3中，僅僅第三場效應(yīng)晶體管M3保持為導(dǎo)通的唯一的晶體管，這最終引起低的損耗。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的整流電路的實(shí)施例。這樣的整流電路可以被電連接在根據(jù)本發(fā)明的觸發(fā)電路的上游。對于本發(fā)明的另一方面，更確切地說對于在該系統(tǒng)的起動期間的整流，新電路結(jié)合了整流的兩個原理。更確切地說，如二極管那樣運(yùn)行的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管與有源整流器并聯(lián)，該有源整流器作為供給裝置利用整流電路的當(dāng)前可用的輸出電壓。由于該輸出電壓在起動階段期間從零開始升高，所以該有源整流器從電壓電平充足的時刻起開始運(yùn)行。開始時，有源整流器不是以全部效率工作，但是盡管如此仍可以提供附加的輸出功率。以這種方式和方法，所建議的整流電路與典型的純無源解決方案相比在相同的輸出電壓的情況下可以提供明顯更多的輸出功率。由此，整流器效率在起動(或 Start-up)階段期間得以改善。附圖標(biāo)記3表征無源整流器，如其在圖5中作為塊3所示出的那樣。附圖標(biāo)記9 標(biāo)識有源整流器，如其在圖5中作為塊9所示的那樣。附圖標(biāo)記7表征微型發(fā)電機(jī)。該微型發(fā)電機(jī)同樣在圖5中作為塊7示出。根據(jù)圖3，連接為二極管的第九場效應(yīng)晶體管M9作為無源整流器3與有源整流電路9電并聯(lián)。有源整流電路的元件是第十場效應(yīng)晶體管MlO和第十一場效應(yīng)晶體管M11，該第十場效應(yīng)晶體管MlO可以借助第一運(yùn)算放大器OPl來切換，該第十一場效應(yīng)晶體管Mll 可以借助第二運(yùn)算放大器0P2來切換。緩沖電容C4被電連接在第十場效應(yīng)晶體管MlO的輸出端和第三電壓之間。有源整流的原理被應(yīng)用于帶有電容性輸出端的微型發(fā)電機(jī)，如在圖3中所示出的那樣。在圖3中，在左側(cè)在虛線框之內(nèi)示出了這樣的微型發(fā)電機(jī)。微型發(fā)電機(jī)的電容性輸出端作為電容Cg被示出。在此使用壓電微型發(fā)電機(jī)的簡化模型，該簡化模型具有電壓源Ug (t)和串行輸出電容Cg。電壓源可以提供各種波形，更確切地說根據(jù)微型發(fā)電機(jī)設(shè)計來提供各種波形。Cg的值同樣與設(shè)計有關(guān)。Cg在數(shù)十nF的數(shù)量級。緩沖電容C4擁有比Cg大相當(dāng)多的值。這輪證了 C4近似為直流源。兩個開關(guān)MlO和Mll具有內(nèi)部電阻值R和被實(shí)現(xiàn)為MOSFET場效應(yīng)晶體管。第十場效應(yīng)晶體管MlO作為第一開關(guān)Sl工作，而第十一場效應(yīng)晶體管Mll作為第二開關(guān)S2工作。在有源整流背后的基本思想類似于用于具有所切換的電容的任意電路中的思想電荷借助電容和開關(guān)轉(zhuǎn)移，其中匹配的時間變化過程提供了所要求的電荷流。在此不是使用常規(guī)的電容實(shí)現(xiàn)方案，而是使用內(nèi)裝的微型發(fā)電機(jī)電容Cg，其中原理相同。在穩(wěn)定系統(tǒng)中，有源整流器工作在四個階段中。開關(guān)Sl 由運(yùn)算放大器OPl來激勵，并且當(dāng)?shù)谒碾妷篤x大于電容C4上的電壓時，開關(guān)Sl是活動的。 開關(guān)S2由運(yùn)算放大器0P2來控制，并且當(dāng)?shù)谒碾妷篤x小于0時，開關(guān)S2是活動的。工作的四個階段可以被描述如下
階段1 在階段1中，開關(guān)Sl和S2打開。發(fā)電機(jī)電壓從起初的0伏特升高。第四電壓 Vx直接跟隨于發(fā)電機(jī)電壓Ug，因?yàn)樵陔娙軨g上的電壓保留到0。在該階段期間，兩個開關(guān) Sl和S2是不活動的，使得節(jié)點(diǎn)Vx是通流的(fliessend)，并且并不存在用于給電容Cg充電或者放電的路徑。階段2:開關(guān)Sl閉合并且開關(guān)S2打開。當(dāng)?shù)谒碾妷篤x達(dá)到在電容C4上的電壓 (為輸入電壓Vin)的值時，該階段開始，其中運(yùn)算放大器OPl的信號激活開關(guān)Si。在Vx恒定并且等于Vin的階段期間，電容Cg上的電壓升高，使得電流i (t)流經(jīng)該電路。該電流使電荷通過C4，使得輸出功率被提供。在該階段中僅有的是，緩沖電容C4獲得電容。階段3 開關(guān)Sl和開關(guān)S2打開。當(dāng)通過該電路的電流下降到0并且改變方向時， 該階段開始。在該時刻，開關(guān)Sl被去激活，使得節(jié)點(diǎn)Cx重新是通流的。由于不存在電流路徑，所以電容Cg保持被充電，電容Cg的電壓在如下偏差的情況下保持恒定并且節(jié)點(diǎn)Vx跟隨源電壓Ug (t)該偏差由電容Cg上的在時刻t2的電壓值引起，該電壓不為0V。階段4 開關(guān)Sl打開而開關(guān)S2閉合。當(dāng)?shù)谒碾妷篤x下降到0并且變?yōu)樨?fù)時，開關(guān) S2被激活并且階段4開始。第四電壓Vx現(xiàn)在被強(qiáng)制到地，電容Cg上的電壓下降并且電流 i (t)流動，其中電容Cg被放電。在該時刻，電壓Ug重新升高并且電流i (t)改變方向，這被檢測，并且因此開關(guān)S2被去激活。從該時刻起，4階段循環(huán)重新開始。最后的階段是必需的，因?yàn)殡娙軨g在沒有階段4的情況下會保持充電。這會在Ug 與第四電壓Vx之間形成偏移，使得第四電壓Vx中的峰值電壓會僅僅為電容C4上的電壓， 這不足以使開關(guān)Sl閉合并且提供通過電流。發(fā)電機(jī)會在所有時間以開路工作方式工作。階段4提供了電容Cg的放電，更確切地說提供了微型發(fā)電機(jī)的電極的有效短路，使得電容Cg 重新在階段2中可以被充電，這提供了至輸出端的電荷遷移。傳輸?shù)捷敵龆说碾姾闪客ㄟ^電容Cg上的最大電壓被確定。圖4示出了能量自給的微系統(tǒng)的輸入級的實(shí)施例?？煽康钠饎幽軌蛲ㄟ^觸發(fā)電路 1來實(shí)現(xiàn)，該觸發(fā)電路1同樣可被稱為起動電路。觸發(fā)電路1對應(yīng)于根據(jù)圖1或圖6的設(shè)備。 起動電路監(jiān)控電容器Cs 上的電壓，并且當(dāng)該電壓大于針對該系統(tǒng)給出的電壓閾值時，起動電路1激活該系統(tǒng)的在圖4中被示為Cilg^P 的其余部分。從該時刻起，起動電路1 消耗可忽略的功率，使得無源整流器3提供的整個功率進(jìn)一步被遞交給負(fù)載。在圖3中，第九場效應(yīng)晶體管M9是無源整流器3。圖4示出了能量自給的系統(tǒng)的輸入級的框圖。電壓源 Vg和在電壓源Vg與無源整流器3之間的阻抗塊是微型發(fā)電機(jī)。圖5示出了能量自給的系統(tǒng)的框圖。在無源整流器3與起動電路1之間的儲能塊 5是電容器或者蓄電池。本發(fā)明的一個方面涉及如在圖5中所示的能量自給的微系統(tǒng)的起動。微型發(fā)電機(jī)7激勵功率管理電路I。微型發(fā)電機(jī)7提供了借助無源整流器3和有源整流器9和與其相關(guān)的控制電路11被整流的信號。經(jīng)整流的信號被輸送給儲能塊5，該儲能塊5激勵觸發(fā)電路1或起動電路1。觸發(fā)電路1為電荷泵13和振蕩器15供給電功率。電荷泵13同樣激勵控制電路11。借助控制電路11激勵有源整流器9。借助功率管理電路I 可以激勵第二電荷泵17、微控制器19、傳感器21和高頻電路RF 23。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)圖1 或圖6的觸發(fā)電路對應(yīng)于觸發(fā)電路1。在該觸發(fā)電路1的上游連接有由根據(jù)圖3的有源整流器9和無源整流器3構(gòu)成的組合。在此，根據(jù)圖3的電容器C4可以是根據(jù)圖5的儲能塊 5。在圖3中同樣將微型發(fā)電機(jī)7示為虛線塊。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的觸發(fā)電路1或者起動電路或者起動階段電路的第二實(shí)施例。形成電流源的第一類型的第一場效應(yīng)晶體管Ml的源極-漏極路徑與形成電流源的第二類型的第二場效應(yīng)晶體管M2的源極-漏極路徑電串聯(lián)在輸入電路Vin與第三電壓之間， 其中第一場效應(yīng)晶體管Ml的第一端子和第二場效應(yīng)晶體管M2的第一端子被電連接到形成開關(guān)的第二類型的第三場效應(yīng)晶體管M3的柵極上，并且輸入電壓Vin和輸出電壓Vout電施加到第三場效應(yīng)晶體管M3的源極-漏極路徑上，其中第一場效應(yīng)晶體管Ml和第二場效應(yīng)晶體管M2的工作點(diǎn)分別被設(shè)置為使得當(dāng)輸入電壓Vin在閾值以下時，其中一個場效應(yīng)晶體管M2、M1在有源區(qū)中提供比另一場效應(yīng)晶體管更大的電流，而當(dāng)輸入電壓Vin在閾值以上時，相反地其中一個場效應(yīng)晶體管Ml、M2在有源區(qū)中提供比另一場效應(yīng)晶體管更大的電流，其中當(dāng)場效應(yīng)晶體管的漏極-源極電壓大于飽和漏極-源極電壓時，該場效應(yīng)晶體管處于有源區(qū)中。第一場效應(yīng)晶體管Ml的工作點(diǎn)通過如下方式來設(shè)置第一場效應(yīng)晶體管Ml 的第二端子被電連接到形成開關(guān)的第一類型的第十二場效應(yīng)晶體管M12的第一端子上，第一場效應(yīng)晶體管Ml的體端子通過第十二場效應(yīng)晶體管M12的體端子被電連接到第三電壓上，并且輸入電壓Vin施加到第一場效應(yīng)晶體管Ml的柵極上，其中第三電壓施加到第十二場效應(yīng)晶體管M12的第二端子上，并且第十二場效應(yīng)晶體管M12的柵極被電連接到第一逆變器INVl上，并且第二場效應(yīng)晶體管M2的工作點(diǎn)通過如下方式被設(shè)置第三電壓施加到第二場效應(yīng)晶體管M2的柵極上。在第一場效應(yīng)晶體管Ml和第二場效應(yīng)晶體管M2的第一端子與第三場效應(yīng)晶體管M3的柵極之間電連接有第二逆變器。第一逆變器INVl具有第一類型的第十三場效應(yīng)晶體管M13，其中第三電壓被施加到第十三場效應(yīng)晶體管M13的第二端子上，第十三場效應(yīng)晶體管M13的第一端子被電連接到第二類型的第十四場效應(yīng)晶體管M14 的第一端子上和第十二場效應(yīng)晶體管M12的柵極上，并且第十三場效應(yīng)晶體管M13的柵極被電連接到第十四場效應(yīng)晶體管M14的柵極上并且被置于輸出電壓Vout上，其中輸入電壓 Vin被施加到第十四場效應(yīng)晶體管M14的第二端子上。第二逆變器INV2具有第一類型的第十五場效應(yīng)晶體管M15，其中第三電壓被施加到第十五場效應(yīng)晶體管M15的第二端子上，第十五場效應(yīng)晶體管M15的第一端子被電連接到第二類型的第十六場效應(yīng)晶體管M16的第一端子上和第三場效應(yīng)晶體管M3的柵極上，并且第十五場效應(yīng)晶體管M15的柵極被電連接到第十六場效應(yīng)晶體管M16的柵極上和第一場效應(yīng)晶體管Ml和第二場效應(yīng)晶體管M2的第一端子上，其中輸入電壓(Vin)被施加到第十六場效應(yīng)晶體管M16的第二端子上。根據(jù)圖6的觸發(fā)電路的工作可被描述如下。隨著Vin從OV開始升高，在第十二場效應(yīng)晶體管M12的柵極上的電壓跟隨輸入電壓Vin，因?yàn)榈谌龍鲂?yīng)晶體管M3不是活動的并且輸出電壓Vout為0V。在第一場效應(yīng)晶體管Ml和第二場效應(yīng)晶體管M2的第一端子(在此為漏極)上的電壓V同樣跟隨輸入電壓Vin。當(dāng)輸入電壓Vin達(dá)到NMOS閾值電壓Vthn 的值時，第十二場效應(yīng)晶體管M12接通，而第一場效應(yīng)晶體管Ml的源極處于第三電壓(在此為地)上。第二場效應(yīng)晶體管M2工作在亞閾值區(qū)(Vthp>Vthn)中，而第一場效應(yīng)晶體管工作在三極模式，這將該電壓V拉到第三電壓。當(dāng)輸入電壓Vin達(dá)到值Vthp時，第二場效應(yīng)晶體管進(jìn)入飽和模式。在Vin的某個值的情況下，第二場效應(yīng)晶體管M2比第一場效應(yīng)晶體管Ml “更強(qiáng)”，使得電壓V躍升并且進(jìn)入三極模式，而第一場效應(yīng)晶體管Ml進(jìn)入飽和模式。 在該時刻，第二逆變器INV2將第三場效應(yīng)晶體管M3接通，該第三場效應(yīng)晶體管M3作為在輸入端和輸出端之間的串行開關(guān)來工作。如果Vout達(dá)到高的值，則第十二場效應(yīng)晶體管 M12的柵極電壓將該第十二場效應(yīng)晶體管M12關(guān)斷，這防止了直接的電流垂直流經(jīng)第二、第一和第十二場效應(yīng)晶體管M2、M1和M12。此外，當(dāng)輸入電壓Vin下降時，第十二場效應(yīng)晶體管M12的柵極電壓具有提供磁滯特性的附加功能。Ml和M2的正確確定尺寸對于實(shí)現(xiàn)所要求的開關(guān)電壓是關(guān)鍵的，這由于變化而允許帶寬。該電路在飽和工作時消耗可忽略的功率并且在開關(guān)過程期間僅僅消耗多個nW。文獻(xiàn)說明S. Xu、K. D. T. Ngo、T. Nishida、G. Chung> A. Sharma 的"Low Frequency Pulsed Resonant Converter for Energy Harvesting，，(IEEE Transactions on Power Electronics，第 22 卷，第 1 期，2007 年 1 月，第 63-67 頁)C. Peters、F. Henrici>Μ. Ortmanns> Y. Manoli 的“High-bandwidth floating gate CMOS rectifiers with reduced voltage drop" (IEEE International Symposium on Circuits and Systems，18-21，第 2598-2601 頁)
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，其中，形成電流源的第一類型的第一場效應(yīng)晶體管(Ml)的源極-漏極路徑與形成電流源的第二類型的第二場效應(yīng)晶體管(M2)的源極-漏極路徑電串聯(lián)在輸入電壓(Vin)與第三電壓之間，其中第一場效應(yīng)晶體管(Ml)的第一端子和第二場效應(yīng)晶體管(M2)的第一端子被電連接到形成開關(guān)的第二類型的第三場效應(yīng)晶體管(M3)的柵極上，并且輸入電壓(Vin)和輸出電壓(Vout)電施加到第三場效應(yīng)晶體管(M3)的源極-漏極路徑上，其中第一場效應(yīng)晶體管和第二場效應(yīng)晶體管(Ml，M2)的工作點(diǎn)分別被設(shè)置，使得當(dāng)輸入電壓(Vin)在閾值以下時，其中一個場效應(yīng)晶體管(M2 ；Ml)在有源區(qū)中提供比另一場效應(yīng)晶體管更大的電流，而當(dāng)輸入電壓(Vin)在閾值以上時，相反地其中一個場效應(yīng)晶體管(Ml ；M2)在有源區(qū)中提供比另一場效應(yīng)晶體管更大的電流，其中當(dāng)場效應(yīng)晶體管的漏極-源極電壓大于飽和漏極-源極電壓時，該場效應(yīng)晶體管在有源區(qū)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，第一場效應(yīng)晶體管(Ml)的工作點(diǎn)通過如下方式來設(shè)置第一電容(Cl)和第二電容(C2)被電串聯(lián)在輸入電壓(Vin)與第三電壓之間，并且在第一電容和第二電容(Cl，C2)之間的電連接上電連接有形成電流吸收器的第一類型的第四場效應(yīng)晶體管(M4)的第一端子和第一場效應(yīng)晶體管(Ml)的柵極，其中第四場效應(yīng)晶體管(M4)的柵極被電連接到第四場效應(yīng)晶體管(M4)的第二端子上和第三電壓上， 以及第二場效應(yīng)晶體管(M2)的工作點(diǎn)通過如下方式來設(shè)置第三電容(C3)被電連接在第二場效應(yīng)晶體管(M2)的柵極與第三電壓之間，并且在第二場效應(yīng)晶體管(M2)的柵極上電連接有形成電流吸收器的第一類型的第七場效應(yīng)晶體管(M7)的第一端子，其中第七場效應(yīng)晶體管(M7)的柵極被電連接到第七場效應(yīng)晶體管(M7)的第二端子和第三電壓上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，輸出電壓被電施加到形成開關(guān)的第一類型的第五場效應(yīng)晶體管(M5)的柵極上，第三電壓被施加到第五場效應(yīng)晶體管(M5)的第二端子上，并且第五場效應(yīng)晶體管(M5)的第一端子被電連接到第三場效應(yīng)晶體管(M3)的柵極上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的設(shè)備，其特征在于，輸出電壓(Vout)被電施加到形成開關(guān)的第一類型的第六場效應(yīng)晶體管(M6)的柵極上，第三電壓被施加到第六場效應(yīng)晶體管(M6)的第二端子上，并且第六場效應(yīng)晶體管(M6)的第一端子被電連接到第一場效應(yīng)晶體管(Ml)的柵極上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的設(shè)備，其特征在于，第三電壓被電施加到形成開關(guān)的第二類型的第八場效應(yīng)晶體管(M8)的柵極上，輸出電壓(Vout)被電施加到第八場效應(yīng)晶體管(M8)的第二端子上，并且第八場效應(yīng)晶體管(M8)的第一端子被電連接到第二場效應(yīng)晶體管(M2)的柵極上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，第一場效應(yīng)晶體管(Ml)的工作點(diǎn)通過如下方式來設(shè)置第一場效應(yīng)晶體管(Ml)的第二端子被電連接到形成開關(guān)的第一類型的第十二場效應(yīng)晶體管(M12)的第一端子上，第一場效應(yīng)晶體管(Ml)的體端子通過第十二場效應(yīng)晶體管(M12)的體端子被電連接到第三電壓上，并且輸入電壓(Vin)施加到第一場效應(yīng)晶體管(Ml)的柵極上，其中第三電壓施加到第十二場效應(yīng)晶體管(M12)的第二端子上并且第十二場效應(yīng)晶體管(M12)的柵極被電連接到第一逆變器(INVl)上，以及第二場效應(yīng)晶體管(M2)的工作點(diǎn)通過如下方式來設(shè)置第三電壓施加到第二場效應(yīng)晶體管(M2)的柵極上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，在第一場效應(yīng)晶體管和第二場效應(yīng)晶體管(M1，M2)的第一端子與第三場效應(yīng)晶體管(M3)的柵極之間電連接有第二逆變器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，第一逆變器(INVl)具有第一類型的第十三場效應(yīng)晶體管(M13)，其中第三電壓被施加到第十三場效應(yīng)晶體管(M13)的第二端子上，第十三場效應(yīng)晶體管(M13)的第一端子被電連接到第二類型的第十四場效應(yīng)晶體管 (M14)的第一端子上和被電連接到第十二場效應(yīng)晶體管(M12)的柵極上，并且第十三場效應(yīng)晶體管(M13)的柵極被電連接到第十四場效應(yīng)晶體管(M14)的柵極上并且被置于輸出電壓 (Vout)上，其中輸入電壓(Vin)被施加到第十四場效應(yīng)晶體管(M14)的第二端子上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，第二逆變器(INV2)具有第一類型的第十五場效應(yīng)晶體管(M15)，其中第三電壓被施加到第十五場效應(yīng)晶體管(M15)的第二端子上，第十五場效應(yīng)晶體管(M15)的第一端子被電連接到第二類型的第十六場效應(yīng)晶體管(M16)的第一端子上和第三場效應(yīng)晶體管(M 3) 的柵極上，并且第十五場效應(yīng)晶體管(M15)的柵極被電連接到第十六場效應(yīng)晶體管(M16) 的柵極上和第一場效應(yīng)晶體管和第二場效應(yīng)晶體管(Ml，M2)的第一端子上，其中輸入電壓 (Vin)被施加到第十六場效應(yīng)晶體管(M16)的第二端子上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的設(shè)備，其特征在于，在輸入電壓(Vin)和第三電壓之間電連接有第四電容(C4)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一所述的設(shè)備，其特征在于，形成二極管的第一類型的第九場效應(yīng)晶體管(M9)的源極-漏極路徑被電連接在輸入電壓(Vin)與第四電壓(Vx)之間，其中第九場效應(yīng)晶體管(M9)的柵極被電連接到第九場效應(yīng)晶體管(M9)的第一端子上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，形成開關(guān)的第二類型的第十場效應(yīng)晶體管(MlO)的源極-漏極路徑與第九場效應(yīng)晶體管(9)的源極-漏極路徑電并聯(lián)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，在形成電子比較器的第一運(yùn)算放大器 (0P1)的情況下，第四電壓(Vx)被施加到負(fù)輸入端上，而輸入電壓(Vin)被施加到正輸入端上，而輸出端被電連接到第十場效應(yīng)晶體管(MlO)的柵極上。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13之一所述的設(shè)備，其特征在于，第四電壓(Vx)和第三電壓被施加到形成開關(guān)的第一類型的第十一場效應(yīng)晶體管(Mil)的源極-漏極路徑上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，在形成電子比較器的第二運(yùn)算放大器 (0P2)的情況下，第四電壓(Vx)被施加到負(fù)輸入端上，而第三電壓被施加到正輸入端上，并且輸出端被電連接到第十一場效應(yīng)晶體管(Mil)的柵極上。
16.根據(jù)權(quán)利要求13或15所述的設(shè)備，其特征在于，在第一運(yùn)算放大器和第二運(yùn)算放大器(0P1，0P2)上作為供電電壓分別施加輸入電壓(Vin)。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征在于，微型發(fā)電機(jī)相對于第三電壓提供了第四電壓(Vx)，并且輸出電壓(Vout)被施加到要被供電的負(fù)載上。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至17之一所述的設(shè)備，其特征在于，第三電壓是地(V0)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至18之一所述的設(shè)備，其特征在于，第一端子是場效應(yīng)晶體管的漏極，而第二端子是場效應(yīng)晶體管的源極。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至19之一所述的設(shè)備，其特征在于，第一類型是場效應(yīng)晶體管的η 型，而第二類型是場效應(yīng)晶體管的P型。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至20之一所述的設(shè)備，其特征在于，場效應(yīng)晶體管是金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。
22.一種用于切換根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備的方法，其特征在于以下步驟，在輸入電壓(Vin)在閾值以下的情況下，使第三場效應(yīng)晶體管、第五場效應(yīng)晶體管、第六場效應(yīng)晶體管和第八場效應(yīng)晶體管的源極-漏極路徑截止，其中通過第二場效應(yīng)晶體管 (Μ2)的溝道的電流大于通過第一場效應(yīng)晶體管(Ml)的溝道的電流；或者在輸入電壓(Vin)在閾值以上的情況下，使第三場效應(yīng)晶體管、第五場效應(yīng)晶體管、第六場效應(yīng)晶體管和第八場效應(yīng)晶體管的源極-漏極路徑導(dǎo)通，其中通過第一場效應(yīng)晶體管 (Ml)的溝道的電流大于通過第二場效應(yīng)晶體管(M2)的溝道的電流。
23.一種用于切換根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備的方法，其特征在于以下步驟在輸入電壓(Vin)在閾值以下的情況下，使第三場效應(yīng)晶體管(M3)的源極-漏極路徑截止，其中通過第一場效應(yīng)晶體管(Ml)的溝道的電流大于通過第二場效應(yīng)晶體管(M2)的溝道的電流；或者在輸入電壓(Vin)在閾值以上的情況下，使第三場效應(yīng)晶體管(M3)的源極-漏極路徑導(dǎo)通，其中通過第二場效應(yīng)晶體管(M2)的溝道的電流大于通過第一場效應(yīng)晶體管(Ml)的溝道的電流。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的方法，其特征在于，閾值借助第一場效應(yīng)晶體管和第二場效應(yīng)晶體管(M1，M2)的寬長比來設(shè)置。
25.根據(jù)權(quán)利要求22或M所述的方法，其特征在于，閾值借助第一電容(Cl)與第二電容(C2)之比以及借助第三電容(C3)來設(shè)置。
26.一種用于切換根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備的方法，其特征在于，第一運(yùn)算放大器 (OPl)將第四電壓(Vx)的大小與電輸入電壓(Vin)的大小相比較，并且當(dāng)?shù)谒碾妷?Vx)大于輸入電壓(Vin)時，第一運(yùn)算放大器(OPl)將第十場效應(yīng)晶體管(MlO)切換為導(dǎo)通的。
27.一種用于切換根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備的方法，其特征在于，第二運(yùn)算放大器 (0P2)將第四電壓(Vx)的大小與第三電壓的大小相比較，并且當(dāng)?shù)谒碾妷?Vx)小于第三電壓時，第二運(yùn)算放大器(0P2)將第十一場效應(yīng)晶體管(Mil)切換為導(dǎo)通的。
全文摘要
任務(wù)是提供一種用于檢測足夠大的電壓電平并且用于提供足夠的輸出功率的觸發(fā)電路。此外，可以提供一種整流器，所述整流器與常規(guī)的解決方案相比在相同的輸出電壓的情況下有效地提供更多的輸出功率。觸發(fā)電路和整流器尤其是應(yīng)可使用在具有壓電微型發(fā)電機(jī)的能量自給的微系統(tǒng)中。本發(fā)明的特點(diǎn)在于在該觸發(fā)電路中，使用兩個相互競爭的場效應(yīng)晶體管。在整流電路中，如二極管那樣連接的場效應(yīng)晶體管與有源整流器并聯(lián)。
文檔編號H03K17/22GK102474250SQ201080034921
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者弗里 A., 馬林科維克 D. 申請人:西門子公司