[發(fā)明專(zhuān)利]一種壓電能量獲取裝置及其整流電路

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710930689.1
• 申請(qǐng)日: 2017-10-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107612378A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊正
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 鄭州云海信息技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M7/217
• 分類(lèi)號(hào): H02M7/217;H02M1/32
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 羅滿(mǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及電子技術(shù)領(lǐng)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(shù)

壓電能量獲取裝置是利用壓電傳感器將壓電材料的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，在醫(yī)療設(shè)備、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備等領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)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(shù)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(duì)壓電傳感器輸出的交流電進(jìn)行整流輸出。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的壓電能量獲取裝置的電路示意圖。其中，并聯(lián)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(gòu)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(tài)、正向充電狀態(tài)、正向放電狀態(tài)和反向充電狀態(tài)。由于電容Cp的充放電過(guò)程，所以一部分電荷和能量將在充電時(shí)存儲(chǔ)在電容Cp中，而在電容Cp放電時(shí)被電阻Rp消耗，并沒(méi)有輸出至整流電路中。因此，現(xiàn)有技術(shù)中壓電能量轉(zhuǎn)換效率較低。例如，當(dāng)電容Cp為25nF、電阻Rp為1MΩ且電流Ip的頻率為100Hz時(shí)，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(jié)電壓降落會(huì)進(jìn)一步增大功率損耗，降低能量轉(zhuǎn)換效率。例如，對(duì)于1V的交流輸入信號(hào)，即使采用結(jié)電壓較低的肖特基二極管，也會(huì)造成整流電路中20％的功率損耗。

由此可見(jiàn)，對(duì)于低電壓輸出的壓電能量獲取裝置來(lái)說(shuō)，如何提高電壓和能量轉(zhuǎn)換效率是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)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(zhuǎn)換效率和能量轉(zhuǎn)換效率。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N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(kāi)關(guān)管和第二可控開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)管的第二端和所述第二可控開(kāi)關(guān)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(yáng)極與所述第二有源二極管的陽(yáng)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(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)管和所述第二可控開(kāi)關(guān)管在所述整流電路的輸入電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)導(dǎo)通，并在所述第一可控開(kāi)關(guān)管和所述第二可控開(kāi)關(guān)管所在支路的電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)關(guān)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(yáng)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(yáng)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(kāi)關(guān)管和所述第二可控開(kāi)關(guān)管為MOS管。

可選地，所述第一可控開(kāi)關(guān)管和所述第二可控開(kāi)關(guān)管為PMOS管。

本申請(qǐng)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。