[發明專利]一種帶有冷啟動功能的壓電能量收集系統及其方法在審
| 申請號： | 201910755117.3 | 申請日： | 2019-08-15 |
| 公開（公告）號： | CN110417294A | 公開（公告）日： | 2019-11-05 |
| 發明（設計）人： | 程心;程波;邵婉靜 | 申請（專利權）人： | 合肥工業大學 |
| 主分類號： | H02N2/18 | 分類號： | H02N2/18;H02J7/32;H02J7/34 |
| 代理公司： | 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101 | 代理人： | 陸麗莉;何梅生 |
| 地址： | 230009 安*** | 國省代碼： | 安徽;34 |
| 權利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 冷啟動 壓電能量收集 多輸出 電壓調整單元 連接控制單元 能量收集效率 壓電材料區域 電荷泵模塊 電平移位器 幫助系統 動態連接 負載模塊 整流模塊 冷狀態 供電 成功 | ||
1.一種帶有冷啟動功能的壓電能量收集系統，其特征包括：P-SSHI整流模塊、電荷泵模塊、冷啟動模塊和多輸出負載模塊；
所述P-SSHI整流模塊包括：峰值檢測單元、開關控制單元、FBR整流單元、第一電平移位器和NMOS開關管；
所述多輸出負載模塊包括：第一負載電容CL、第二負載電容CDD、PMOS開關管和負載單元；所述PMOS開關管的源極與第一負載電容CL的一端相連，所述PMOS開關管的漏極與第二負載電容CDD的一端相連；
所述冷啟動模塊包括：電壓調節單元、連接控制單元和第三電平移位器；
所述壓電能量收集系統的振動源由等效電流源IP和等效電容CP并聯而成，并將所述振動源等效成兩組電流源和電容組成，分別記為I1和C1，I2和C2；所述NMOS開關管的漏極和第一組電流源I1相連，所述NMOS開關管的源極與第二組電流源I2相連；
當所述壓電能量收集系統處于冷狀態時，所述壓電能量收集系統由第一組電流源I1供電；
當所述第一組電流源I1達到過零時刻時，所述FBR整流單元對所述振動源的電壓VPT進行整流，得到整流后的電壓用于給所述第一負載電容CL和第二負載電容CDD充電；當第二負載電容CDD上的電壓VDD達到系統所需直流電壓時，所述電荷泵模塊將所述電壓VDD升壓至高電平信號VDDH，并作為三個電平移位器的移位電壓；同時，所述電壓調節單元輸出電壓調節信號YH給PMOS開關管的柵極，使得PMOS開關管關閉來維持第二負載電容CDD所達到的系統所需直流電壓；同時，所述連接控制單元輸出連接控制信號C0至第三電平移位器進行升壓，得到升壓后的連接控制信號CH并傳遞給所述NMOS開關管的柵極，使得所述NMOS開關管打開，所述第一組電流源I1和第二組電流源I2連通，形成振動源的等效電流源IP；
所述峰值檢測單元檢測到等效電流源IP的過零時刻時輸出兩個開關控制信號φ1和φ2，并由所述第一電平移位器進行升壓，得到升壓后的兩個開關控制信號F1和F2并傳遞給所述開關控制單元，以使所述開關控制單元中的兩個開關形成一開一關的狀態，從而使得所述振動源的等效電容和開關控制單元中的電感能形成LC振蕩回路，用于調整所述振動源的電壓VPT；
所述FBR整流單元對調整后的振動源的電壓V’PT進行整流，得到整流后的振動源的電壓VL用于給所述第一負載電容CL充電；
當所述整流后的振動源的電壓VL達到PMOS開關管的失效電壓時，所述負載單元對所述整流后的振動源的電壓VL進行降壓，使得PMOS開關管恢復正常工作，以保持系統正常工作。
2.一種帶有冷啟動功能的壓電能量收集方法，其特征是應用于由第一負載電容CL和第二負載電容CDD、NMOS開關管、PMOS開關管、兩個開關、一個電感和全橋整流單元所組成的系統中，且所述PMOS開關管的源極與第一負載電容CL的一端相連，所述PMOS開關管的漏極與第二負載電容CDD的一端相連；所述方法是按如下步驟進行：
步驟1、將由等效電流源IP和等效電容CP并聯而成的振動源等效成兩組電流源和電容，分別記為I1和C1，I2和C2；且所述NMOS開關管的漏極和第一組電流源I1相連，所述NMOS開關管的源極與第二組電流源I2相連；
步驟2、當第二負載電容CDD未達到工作電壓時，所述全橋整流單元獲取第一組電流源I1的電壓并進行整流，得到整流后的電壓用于給所述第一負載電容CL和第二負載電容CDD充電；
步驟3、當第二負載電容CDD達到工作電壓時，將所述第二負載電容CDD上的電壓VDD升壓至高電平信號VDDH；同時，令PMOS開關管關閉來維持所述第二負載電容CDD的工作電壓，令所述NMOS開關管打開，使得所述第一組電流源I1和第二組電流源I2連通，形成振動源的等效電流源IP；
步驟4、檢測等效電流源IP達到過零時刻時，控制兩個開關形成一開一關的狀態，從而使得所述振動源的等效電容和電感能形成諧振回路，用于調整所述振動源的電壓VPT；
步驟5、對調整后的振動源的電壓V’PT進行整流，得到整流后的振動源的電壓VL用于給所述第一負載電容CL充電；
步驟6、當所述整流后的振動源的電壓VL達到PMOS開關管的失效電壓時，對所述整流后的振動源的電壓VL進行降壓，使得PMOS開關管恢復正常工作，以保持系統正常工作。
該專利技術資料僅供研究查看技術是否侵權等信息，商用須獲得專利權人授權。該專利全部權利屬于合肥工業大學，未經合肥工業大學許可，擅自商用是侵權行為。如果您想購買此專利、獲得商業授權和技術合作，請聯系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/201910755117.3/1.html，轉載請聲明來源鉆瓜專利網。
