[發(fā)明專利]一種復(fù)合能量采集電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810082955.4
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108258811B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏銀水;王修登;施閣;葉益迭;錢利波;夏樺康
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00;H02J7/32;H02J7/34
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 程天鵬

本發(fā)明公開了一種復(fù)合能量采集電路，特點是包括溫差發(fā)電片、壓電片、正負(fù)峰值檢測模塊、零電位切換模塊、第一電感、第一二極管、第一儲能電容、第二儲能電容和負(fù)載；優(yōu)點是通過將第一電感與壓電片內(nèi)的寄生電容及第一儲能電容串聯(lián)，產(chǎn)生LC振蕩，將壓電片內(nèi)的寄生電容上和第一儲能電容上積累的電荷轉(zhuǎn)移到第一電感上，當(dāng)?shù)谝浑姼猩系碾娏鬟_(dá)到最大值的瞬間，通過正負(fù)峰值檢測模塊立即斷開第一PNP管或第二PNP管，然后將存儲在第一電感上的能量通過第一二極管全部流向負(fù)載和第二儲能電容，整體電路是完全自啟動、自供電的，能夠持續(xù)對所處環(huán)境中的溫差熱電能和壓電振動能進(jìn)行采集，從而提高了整體電路的能量采集效率，且降低了使用成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種能量采集電路，尤其是一種復(fù)合能量采集電路。

背景技術(shù)

壓電式振動能量采集是一種利用壓電材料的壓電效應(yīng)，對環(huán)境中的振動能進(jìn)行采集的方法，由于壓電片的輸出電壓是交流信號，而一般的電子設(shè)備是由直流電源供電的，因此，在壓電片和電子設(shè)備之間需要一個接口電路，通過接口電路實現(xiàn)交流電壓到直流電壓的轉(zhuǎn)變，而且這種接口電路的轉(zhuǎn)換效率越高越好，最先提出來的接口電路是標(biāo)準(zhǔn)能量俘獲電路，由一個二極管橋式整流電路和一個濾波電容構(gòu)成，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是電路簡單，穩(wěn)定可靠，但是，由于存在二極管的閾值電壓損失，使得電路的采集效率低下，而且這個結(jié)構(gòu)的采集效率容易受負(fù)載的大小影響。

溫差發(fā)電片可利用環(huán)境中的溫差進(jìn)行能量采集，但是通常環(huán)境中的溫差較小，溫差發(fā)電片的開路電壓很低，發(fā)電片與負(fù)載之間的能量采集電路的效率等因素，增加了溫差能利用的難度；目前溫差熱電能采集電路主要分為電容式電荷泵電路和電感式boost升壓電路，電荷泵電路雖然可以提升溫差發(fā)電片的電壓，但是電荷泵結(jié)構(gòu)驅(qū)動能力很弱，低壓電荷泵電路更是效率低下；電感式boost升壓電路雖然效率高，且驅(qū)動負(fù)載的能力強(qiáng)，但是一般溫差發(fā)電片的開路電壓低于開關(guān)管的閾值電壓，這就導(dǎo)致了電感式boost升壓電路往往需要外部供電電源，當(dāng)未接通外部供電電源時無法自啟動，增加了使用成本。

為了能從環(huán)境中獲取更多的能量，提高環(huán)境能量采集的總功率，有研究人員提出了多源能量采集的思想，即采集環(huán)境中的振動能、熱能、微波輻射等多種形式的能量，但是由于不同能源產(chǎn)生的信號完全不同，不同的信號不能直接耦合在一起，所以一般的多源能量采集系統(tǒng)，通常采用比較法，即通過比較兩種能量密度的大小選擇采集其中能量較強(qiáng)的一種能量，因此會導(dǎo)致另一種能量無法被采集，影響整體采集效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠同時采集壓電式振動能和溫差熱電能的復(fù)合能量采集電路，能量采集效率較高。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種復(fù)合能量采集電路，包括溫差發(fā)電片、壓電片、正負(fù)峰值檢測模塊、零電位切換模塊、第一電感、第一二極管、第一儲能電容、第二儲能電容和負(fù)載，所述的正負(fù)峰值檢測模塊包括第一NPN管、第二NPN管、第一PNP管、第二PNP管、第四二極管、第五二極管和第一電容，所述的溫差發(fā)電片的第1引腳、所述的第一儲能電容的一端及所述的第一電感的一端連接，所述的第一電感的另一端、所述的第一二極管的正極、所述的第一PNP管的發(fā)射極及所述的第二PNP管的發(fā)射極連接，所述的第一二極管的負(fù)極、所述的第二儲能電容的正極及所述的負(fù)載的一端連接，所述的第二PNP管的集電極、所述的第二NPN管的基極、所述的第五二極管的負(fù)極、所述的零電位切換模塊的第一輸入端及所述的壓電片的第1引腳連接，所述的第一PNP管的集電極、所述的第一NPN管的基極、所述的第四二極管的負(fù)極、所述的零電位切換模塊的第二輸入端及所述的壓電片的第2引腳連接，所述的第一PNP管的基極與所述的第一NPN管的集電極連接，所述的第二PNP管的基極與所述的第二NPN管的集電極連接，所述的第五二極管的正極、所述的第二NPN管的發(fā)射極及所述的第一電容的一端連接，所述的第一電容的另一端、所述的第四二極管的正極及所述的第一NPN管的發(fā)射極連接，所述的溫差發(fā)電片的第2引腳、所述的第一儲能電容的另一端、所述的第二儲能電容的負(fù)極、所述的負(fù)載的另一端及所述的零電位切換模塊的接地端均接地。