[發明專利]一種壓電能量獲取裝置及其整流電路

在審

• 申請號: 201710930689.1
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN107612378A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 楊正
• 申請（專利權）人: 鄭州云海信息技術有限公司
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217;H02M1/32
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 羅滿

技術領域

本申請涉及電子技術領域，特別涉及一種壓電能量獲取裝置及其整流電路。

背景技術

壓電能量獲取裝置是利用壓電傳感器將壓電材料的機械能轉換為電能的裝置，在醫療設備、無線傳感器網絡節點設備等領域中具有廣闊的應用前景。由于壓電傳感器的輸出一般為交流電，而常用的模擬和數字電路是在直流電源下工作的，因此，壓電能量獲取裝置中需要整流電路對壓電傳感器輸出的交流電進行整流輸出。

圖1為現有技術中的壓電能量獲取裝置的電路示意圖。其中，并聯的電流源Ip、電容Cp和電阻Rp是壓電傳感器的等效模型，將交流電V_fb輸出至由二極管D1、D2、D3和D4構成的整流電路。圖2為交流電V_fb與電流源Ip的波形圖。如圖2所示，在t₀～t₁、t₁～t_off、t_π～t₂和t₂～t₃期間，電容Cp分別處于反向放電狀態、正向充電狀態、正向放電狀態和反向充電狀態。由于電容Cp的充放電過程，所以一部分電荷和能量將在充電時存儲在電容Cp中，而在電容Cp放電時被電阻Rp消耗，并沒有輸出至整流電路中。因此，現有技術中壓電能量轉換效率較低。例如，當電容Cp為25nF、電阻Rp為1MΩ且電流Ip的頻率為100Hz時，整流電路的最大輸出功率僅為壓電傳感器最大輸出功率的8％。

此外，整流電路中二極管的結電壓降落會進一步增大功率損耗，降低能量轉換效率。例如，對于1V的交流輸入信號，即使采用結電壓較低的肖特基二極管，也會造成整流電路中20％的功率損耗。

由此可見，對于低電壓輸出的壓電能量獲取裝置來說，如何提高電壓和能量轉換效率是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

本申請的目的在于提供一種壓電能量獲取裝置及其整流電路，以便有效地提高電壓轉換效率和能量轉換效率。

為解決上述技術問題，本申請提供一種壓電能量獲取裝置的整流電路，包括第一PMOS管、第二PMOS管、第一有源二極管、第二有源二極管、第一可控開關管和第二可控開關管；

其中，所述第一PMOS管的漏極分別與所述第二PMOS管的柵極、所述第二有源二極管的陰極和所述第一可控開關管的第一端連接，并作為所述整流電路的第一輸入端，源極分別與所述第二PMOS管的源極、所述第一可控開關管的第二端和所述第二可控開關管的第一端連接，并作為所述整流電路的第一輸出端；所述第一有源二極管的陽極與所述第二有源二極管的陽極連接并接地，作為所述整流電路的第二輸出端，陰極分別與所述第一PMOS管的柵極、所述第二PMOS管的漏極和所述第二可控開關管的第二端連接，并作為所述整流電路的第二輸入端；

所述第一可控開關管和所述第二可控開關管在所述整流電路的輸入電流過零點時導通，并在所述第一可控開關管和所述第二可控開關管所在支路的電流過零點時關斷。

可選地，所述第一有源二極管包括第一NMOS管和第一放大器；

其中，所述第一NMOS管的源極與所述第一放大器的正相輸入端連接，并作為所述第一有源二極管的陽極，漏極與所述第一放大器的反相輸入端連接，并作為所述第一有源二極管的陰極；所述第一放大器的輸出端與所述第一NMOS管的柵極連接。

可選地，所述第二有源二極管包括第二NMOS管和第二放大器；

其中，所述第二NMOS管的源極與所述第二放大器的正相輸入端連接，并作為所述第二有源二極管的陽極，漏極與所述第二放大器的反相輸入端連接，并作為所述第二有源二極管的陰極；所述第二放大器的輸出端與所述第二NMOS管的柵極連接。

可選地，所述第一可控開關管和所述第二可控開關管為MOS管。

可選地，所述第一可控開關管和所述第二可控開關管為PMOS管。

本申請還提供了一種壓電能量獲取裝置，包括如以上所述的壓電能量獲取裝置中的整流電路。