[發明專利]功率轉換器

有效

• 申請號: 201610835716.2
• 申請日: 2010-12-21
• 公開（公告）號: CN107026576B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 瓦迪姆·V·伊萬諾夫
• 申請（專利權）人: 德州儀器公司
• 主分類號: H02M7/02
• 分類號: H02M7/02;H02N2/18;H02J7/32
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

本發明涉及一種功率轉換器。一種用于將采集的振動能量有效地傳送到電池(6)的系統(1?2)，其包括產生AC輸出電壓(V_P(t))和電流(I_PZ(t))的壓電采集器(2)以及用以產生給電容(C0)充電的采集DC電壓(V_hrv)和電流(I_hrv)的有源整流器(3)。當所述整流器的控制其開關(S1到S4)的比較器(A0、A1)檢測到所述AC輸出電流(I_PZ(t))的方向反轉時，啟用電路(17)致使DC/DC轉換器(4)被啟用，進而使所述電容放電到所述轉換器中。當所述DC電壓超出閾值(V_REF)時，另一比較器(13)致使所述啟用電路(17)停用所述轉換器(4)，進而致使所述電容被再充電。

本申請是申請日為2010年3月19日，發明名稱為“用于從壓電振動采集器提取最大電力的轉換器及方法”，申請號為201080065534.2的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明大體上涉及電力從壓電振動采集器到DC/DC轉換器的有效傳送，且更特定來說，涉及一種用于從壓電采集器有效地接收最大量的電力的經改進DC/DC轉換器電路。

背景技術

近來，已開發出需要極低量的操作電流的各種極低功率的集成電路(通常稱為“納米功率”集成電路)，其可由借助于微能量采集裝置從周圍的太陽能源、振動能源、熱能源及/或生物能源搜集或采集的非常少量的電力來供電。所采集的電力接著通常被存儲在電池或超級電容器中。(如本文中所使用的術語“納米功率”意在涵蓋汲取小于約1微安的DC電流的電路及/或電路組件。)

圖1A展示能量采集系統1-1，其包括常規的壓電采集器2、有源整流器電路3及用于給電池或超級電容器6及/或負載(未圖示)充電的DC/DC轉換器4，所述DC/DC轉換器4包括開關控制及PWM(脈寬調制)電路9。整流器電路3包括四個開關S1到S4、兩個比較器A0和A1以及兩個反相器22和23。有源整流器電路3在導體18上產生采集電壓V_hrv，所述采集電壓V_hrv被施加到DC/DC轉換器4的開關控制和PWM電路9的輸入。DC/DC轉換器4產生輸出電壓和輸出電流，其由導體5供應到電池6。比較器A1的(+)輸入控制開關S1和S2的控制端子，且比較器A0的(+)輸入控制開關S3和S4的控制端子。如圖1B中所指示，可將采集器2模型化為正弦電流源、內部電容C_PIEZO及內部電阻R_PIEZO的并聯連接。

任選的濾波電容器C0可連接在導體18與接地之間。壓電能量采集器總有輸出電容C_PIEZO，其不一定比C0小，這要視所使用的采集器的牌子或種類而定。通常，圖1A中的DC/DC轉換器4的將能量從導體18傳送到電池6的效率是80％到90％。

參考圖2，波形表示跨越壓電采集器2的實際電壓V_P(t)。+V_hrv和-V_hrv為DC/DC轉換器的閾值電壓，其可由最大功率點跟蹤(MPPT)電路(未圖示)來確定。對于小于+V_hrv的V_hrv值來說，DC/DC轉換器4處于不轉換V_hrv的“關閉”狀態，且振動能量由于采集器輸出電容C_PIEZO的再充電而被浪費。