1.一种非侵入式磁场能量收集最大功率跟踪装置,其特征在于,包括磁能收集器、整流滤波模块、DC/DC转换模块、电压采样跟踪模块和比较器输出控制模块;所述磁能收集器,用于收集工频交流磁场能量并转换为交流输出电压;所述整流滤波模块,用于将所述交流输出电压转换成的直流电压通过采样电阻为储能电容充电,并确定储能电容电压和采样电压;所述DC/DC转换模块,用于当所述储能电容电压达到预设芯片工作电压区间时,输出用于为所述电压采样跟踪模块和所述比较器输出控制模块供电的自供电电压;所述电压采样跟踪模块,用于基于所述采样电压和保持电容电压,对电压保持电容进行充放电操作并输出参考电平;所述比较器输出控制模块,用于基于所述自供电电压、所述参考电平和所述储能电容电压,对负载和所述储能电容进行供电控制;所述磁能收集器包括串联的交流电源、磁能电感和串联电阻;所述串联电阻远离所述磁能电感的一端通过补偿电容与所述整流滤波模块连接;所述DC/DC转换模块包括DC/DC芯片和稳压电容;所述DC/DC芯片与所述储能电容并联;所述DC/DC芯片的供电轨道端并联有所述稳压电容;所述DC/DC芯片的使能端与所述比较器输出控制模块连接;所述DC/DC芯片的输出端连接所述负载。
2.根据权利要求1所述的非侵入式磁场能量收集最大功率跟踪装置,其特征在于,所述整流滤波模块包括整流桥、所述采样电阻和所述储能电容;所述整流桥的输入端与所述补偿电容连接;所述整流桥的输出端与所述采样电阻的一端连接;所述采样电阻的另一端与所述储能电容的一端连接;所述储能电容的另一端与所述整流桥的输出端连接。
3.根据权利要求2所述的非侵入式磁场能量收集最大功率跟踪装置,其特征在于,所述电压采样跟踪模块包括电压跟踪器、保护电阻、第一限流电阻、放电电阻、第一分压电阻、第二分压电阻和所述电压保持电容;所述电压跟踪器的电源端与所述DC/DC芯片的供电轨道端连接;所述电压跟踪器的正向输入端与所述第一限流电阻的一端连接;所述第一限流电阻的另一端连接到所述整流桥的输出端与所述采样电阻之间,用于获取最大功率点处的采样电压;所述电压跟踪器的反向输入端连接有所述保护电阻;所述电压跟踪器的输出端通过第一二极管与所述放电电阻的一端连接;所述电压保持电容与二极管连接;所述电压保持电容与所述放电电阻并联,所述电压保持电容用于输出所述保持电容电压;所述第一分压电阻与所述第二分压电阻串联;所述第一分压电阻远离所述第二分压电阻的一端通过第二二极管连接所述保护电阻远离所述电压跟踪器的反向输入端的一端;所述第二分压电阻远离所述第一分压电阻的一端接地。
4.根据权利要求3所述的非侵入式磁场能量收集最大功率跟踪装置,其特征在于,所述二极管包括所述第一二极管和所述第二二极管;所述电压跟踪器的输出端与所述第一二极管的一端连接;所述第一二极管的另一端与所述放电电阻的一端连接;所述第二二极管的另一端与所述保护电阻远离所述电压跟踪器的反向输入端的一端连接。
5.根据权利要求3所述的非侵入式磁场能量收集最大功率跟踪装置,其特征在于,所述比较器输出控制模块包括第二限流电阻、第三限流电阻、滞回比较器和所述负载;所述滞回比较器的电源端与所述DC/DC芯片的供电轨道端连接;所述滞回比较器的反向输入端连接在所述第一分压电阻与所述第二分压电阻之间;所述滞回比较器的正向输入端连接在所述第二限流电阻与所述第三限流电阻之间;所述第二限流电阻远离所述第三限流电阻的一端连接所述储能电容的输出端;所述第三限流电阻远离所述第二限流电阻的一端与所述滞回比较器的输出端连接;所述滞回比较器的输出端与所述DC/DC芯片的使能端连接。
6.一种应用于权利要求1-5任一项所述的非侵入式磁场能量收集最大功率跟踪装置的控制方法,其特征在于,包括:响应控制请求,收集工频交流磁场能量并转换为交流输出电压;将交流输出电压转换成的直流电压通过采样电阻为储能电容充电,并确定储能电容电压和采样电压;当储能电容电压达到预设芯片工作电压区间时,输出用于为电压采样跟踪模块和比较器输出控制模块供电的自供电电压;基于采样电压和保持电容电压,对电压保持电容进行充放电操作并输出参考电平;基于自供电电压、参考电平和储能电容电压,对负载和储能电容进行供电控制。
7.根据权利要求6所述的控制方法,其特征在于,所述基于采样电压和保持电容电压,对电压保持电容进行充放电操作并输出参考电平,包括:基于分数电压法,根据采样电压确定采样电压的峰值;比较采样电压的峰值与保持电容电压;若持电容电压小于采样电压的峰值,则对电压保持电容进行充电操作;若保持电容电压大于或小于采样电压的峰值,则对电压保持电容进行放电操作。
8.根据权利要求6所述的控制方法,其特征在于,所述基于自供电电压、参考电平和储能电容电压,对负载和储能电容进行供电控制,包括:基于自供电电压和参考电平,确定低电平电压阈值;基于参考电平,确定高电平电压阈值;当储能电容电压小于或等于低电平电压阈值时,则对负载进行断电操作以及对储能电容进行充电操作;当储能电容电压大于或等于高电平电压阈值时,则对负载进行供电操作。