[實用新型]一種無源壓電式的能量獲取電路

有效

• 申請號: 201320576257.2
• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號: CN203466612U
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 王海;周璇
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: H02J7/34
• 分類號: H02J7/34
• 代理公司: 合肥金安專利事務所 34114
• 代理人: 徐偉

技術領域

本實用新型屬于電子技術領域，具體涉及一種無源壓電式的能量獲取電路。?

背景技術

無線傳感器網絡的出現為隨機性的研究數據獲取提供了便利，無線傳感器網絡節點一般采用電池供電，并且大多數工作在野外環境或者人員不宜到達的地方，大大增加了電池更換的難度和成本。振動是一種廣泛存在的現象，特別是在高速公路、機場、橋梁或有大型機械工作的多種場合中，而這些場合往往是無線傳感器網絡系統應用的重點領域，因此研究人員和系統設計人員正在研究如何發掘能量捕獲的潛力--把周圍環境中的振動能轉化為可供傳感器節點使用的電能。?

壓電獲能器產生的是交流電壓，壓電獲能器產生的電流比較微弱且是瞬間和交替的，又因為壓電獲能器從環境中獲得的電能并不能直接應用在微電子設備上，所以需要通過整流電路將壓電振子輸出的嘈雜電信號轉為適合外部電子設備的電信號。現有的壓電能量獲取裝置采用的多為橋式整流電路。橋式整流器利用二極管的單向導通性將四個二極管兩兩對接，輸入交變波的正半部分時兩只管導通，得到正的輸出；輸入交變波的負半部分時，另兩只管導通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到交變波的正半部分，從而達到將交流電轉換為直流電的目的。橋式整流電路存在以下缺陷：（1）電源利用率低；（2）壓電裝置輸出的電壓脈動大，會減少儲能裝置的使用壽命；（3）二極管所承受的反向電壓較大，使用過程中存在損壞的風險。?

實用新型內容

本實用新型的目的在于避免傳統的整流電路能源利用率低、輸出電壓不穩定、對元器件要求較高等不足，提供一種二極管與電感器相結合的無源電路，在儲能元件的流程中加入電感器，壓電裝置充電時電感器還可以暫時存儲壓電裝置散逸出來的能量，以進行二次充電，提高了能源利用率、輸出電壓的穩定性，延長了壓電獲能器的使用壽命，降低了電路成本和電路的復雜性，大大提高了壓電獲能裝置的性能。?

一種無源壓電式的能量獲取電路，包括儲能裝置ESD和壓電裝置PD，儲能裝置ESD上設有正極和負極，壓電裝置PD上設有正向輸出端口A和負向輸出端口B，此外，還設有兩個電感和六個二極管，依次為第一電感L1、第二電感L2、第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4、第五二極管D5和第六二極管D6；?

????壓電裝置PD的正向輸出端口A與第二二極管D2的正極相連接，第二二極管D2的負極與第一電感L1的一端口相連接，第一電感L1的另一端口與儲能裝置ESD的正極相連接；

壓電裝置PD的負向輸出端口B與第五二極管D5的正極相連接，第五二極管D5的負極與第六二極管D6的負極相連接；第五二極管D5負極與第六二極管D6負極之間的連接節點同儲能裝置ESD的正極之間串聯有第二電感L2；

第二二極管D2的正極與壓電裝置PD的正向輸出端口A之間的連接節點同第三二極管D3的負極相連接；第二二極管D2的負極與第一電感L1之間的連接節點同第一二極管D1的負極相連接；第五二極管D5的正極與壓電裝置PD的負向輸出端口B之間的連接節點同第四二極管D4的負極相連接；第一二極管D1的正極、第三二極管D3的正極、第四二極管D4的正極和第六二極管D6的正極共同與儲能裝置ESD的負極相連接；

自儲能裝置ESD的正極引出一個負載正向端口子，自儲能裝置ESD的負極引出一個負載負向端口子。

使用時，壓電裝置PD在一個振動周期內所產生的交流電呈正弦波狀；?

當壓電裝置PD處于前半個振動周期時，壓電裝置PD的正向輸出端口A為正壓狀態，壓電裝置PD的負向輸出端口B為負壓狀態；壓電裝置PD對第二二極管D2和第四二極管D4施加正向偏壓，第二二極管D2和第四二極管D4導通；壓電裝置PD對第一二極管D1、第三二極管D3、第五二極管D5和第六二極管D6施加逆向偏壓，第一二極管D1、第三二極管D3、第五二極管D5和第六二極管D6截至；通過第二二極管D2，自壓電裝置PD正向輸出端口A流出的瞬時電流向第一電感L1和儲能裝置ESD充電；壓電裝置PD產生的電流依次經儲能裝置ESD的負極、第四二極管D4流回壓電裝置PD的負向輸出端口B；