[發明專利]同步電荷提取系統

在審

• 申請號: 201710856776.7
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107565675A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 張儉平
• 申請（專利權）人: 甘肅遠效科技信息咨詢有限公司
• 主分類號: H02J7/32
• 分類號: H02J7/32;H02J7/00;H02N2/18
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 談杰

技術領域

本發明涉及電荷提取領域，尤其是同步電荷提取系統。

背景技術

隨著微機電系統技術、無線通信技術和集成電路技術的不斷發展，對于小尺寸、低能耗的微電子設備的需求與日俱增，解決這些微電子設備能量來源的問題一直困擾著人們，所以解決這些電子設備能源的課題就成為了研究重點。

近年來人們相繼研制出了多種微能源器件，比如微型太陽能電池、微型鋰電池及燃料電池等，微型太陽能電池雖然可以實現長期供能，但是其容易受天氣、應用場合所限制，不能夠實現實時供能約束條件多因此具有很大的局限性；而鋰電池及燃料電池能量密度較低存儲的能量較少需要經常進行充能，導致其壽命有限，此外廢舊的鋰電池對環境還會造成很大污染，嚴重危害環境，因此，目前基于壓電材料的振動能量回收技術最具有發展前景。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種同步電荷提取系統，采用了雙向開關控制電路與頻率變換電路的組合，與一般相比，其能量收集的最大功率和效率都有提高，同時由于此電路中減小了匹配電感值，因此使得能量回收裝置的體積可以大幅度減小。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：同步電荷提取系統，包括壓電材料、頻率變換電路、雙向開關控制電路以及DC-DC變換電路；

所述壓電材料通過形變進而產生電荷并形成交流電流；

所述頻率變換電路將把低頻交流電流轉換至高頻交流電流，并接受來自雙向開關控制電路產生的控制信號Ⅰ，所述控制信號Ⅰ控制頻率變換電路中的第一雙向開關導通與截止；

所述雙向開關控制電路產生控制信號將其分別發送至頻率變換電路與DC-DC變換電路；

所述DC-DC變換電路接收來雙向開關控制電路路產生的控制信號Ⅱ，所述自控制信號Ⅱ經過波形變換后并控制DC-DC變換電路中的第二雙向開關導通與截止。

進一步地，所述壓電材料采用無極壓電材料和/或有機壓電材料。

進一步地，所述頻率變換電路至少包括：第一雙向開關、第一電感、第二電感、第四二極管、第五二極管以及第四電容；所述第一雙向開關分別與第四二極管的一端和第五二極管的一端，第四二極管的另一端和第五二極管的另一端與第一電感相連，所述第四電容并聯在第二電感的兩端。

進一步地，所述雙向開關控制電路至少包括：第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第一運算放大器、第二運算放大器、第二二極管、第三二極管以及第三電容；

所述第一運算放大器的同向端分別與第二電阻、第三電阻和第四電阻的一端相連，第一運算放大器的反向端與第三電容的一端相連；第五電阻、第六電阻分別與第二二極管、第三二極管串聯之后再并聯，并聯后的一段與第一運算放大器的方向端相連，并聯后的另一端與第一運算放大器的輸出端相連，第一運算放大器的輸出端與頻率變換電路的第一雙向開關的信號輸入端相連；第二運算放大器的同向端與七電阻、第八電阻、第九電阻的一端相連，第二運算放大器的輸出端與DC-DC變換電路中的第二雙向開關的信號輸入端相連。

進一步地，所述第一運算放大器、第二運算放大器通過一穩壓二極管提供穩定工作電壓。

進一步地，所述DC-DC變換電路至少包括：第五電容、第六電容、第二雙向開關、第八二極管、第九二極管、第十二極管以及第三電感；

所述第二雙向開關別與第八二極管的一端和第九二極管的一端相連，第八二極管的一端和第九二極管的另一端分別與第三電感的一端相連和第十二極管的負極相連，第三電感的另一端與第六電容的一端相連，第六電容的另一端、第十二極管的正極與第五電容的一端相連，第五電容的另一端與第二雙向開關的一端相連，第二雙向開關的信號輸出端與雙向開關控制電路的第二運算放大器的輸出端相連。

進一步地，所述第六電容的兩端還連接有負載。

本發明的有益效果是：本發明提出了減小匹配電感的同步電荷提取系統，采用了雙向開關控制電路與頻率變換電路的組合，與一般相比，其能量收集的最大功率和效率都有提高，同時由于此電路中減小了匹配電感值，因此使得能量回收裝置的體積可以大幅度減小。

附圖說明

圖1為電荷提取系統一個實施例的框圖；

圖2為電荷提取電路一個實施例的電路原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖進一步詳細描述本發明的技術方案，但本發明的保護范圍不局限于以下所述。