[發明專利]一種用于壓電能量收集的接口電路和方法

在審

• 申請號: 202010073383.0
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111277170A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 于瑋瑋;梁俊睿
• 申請（專利權）人: 華大半導體有限公司
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 上海專尚知識產權代理事務所(普通合伙) 31305
• 代理人: 張政權;劉曉

1.一種用于壓電能量收集的接口電路，其特征在于包括控制單元，用于產生一控制信號，所述控制信號用于每到壓電元件的正極電壓或負極電壓變化的半周期點或極值處控制與所述壓電元件的儲能元件相連的開關導通，并控制所述開關在經過一導通時間后斷開，以實現偏置翻轉，并進行壓電能量收集。

2.如權利要求1所述的接口電路，其特征在于所述控制單元還用于把所述導通時間設置為所述儲能元件與所述壓電元件的等效電容的諧振周期的一半；和/或通過檢測所述正極電壓或負極電壓從所述極值上升或下降到一預設電壓值時，斷開所述開關。

3.如權利要求1或2所述的接口電路，其特征在于所述接口電路還包括具有第一到第四開關的開關電路，和/或所述第一到第四開關構成一整流橋，所述第一到第四開關中的一個或多個包括二極管或選擇性開關管，和/或所述選擇性開關管包括三極管、晶體管和/或金屬氧化物半導體管；和/或所述控制單元還用于產生分別控制各個所述選擇性開關管的控制信號。

4.如以上權利要求中任一項所述的接口電路，其特征在于在與所述儲能元件相連的所述開關導通時，所述儲能元件經由所述開關與所述壓電元件和所述開關電路串聯或并聯，和/或所述儲能元件包括電感；和/或所述正極電壓或負極電壓變化的半周期點和/或極值對應于所述壓電元件形變到最大點處，和/或所述控制信號在每到壓電元件的正極電壓或負極電壓變化的半周期點或極值處具有高電平，以使與所述儲能元件相連的開關導通，和/或所述控制信號在所述半周期點后一段時間或所述正極電壓或負極電壓上升或下降到所述預設電壓值時具有低電平，以斷開與所述儲能元件相連的開關；和/或所述預設值為經所述開關電路整流后的電壓的分壓。

5.一種方法，其特征在于包括檢測一壓電元件的正極電壓和負極電壓變化的半周期點或極值，和/或響應于檢測到所述極值或半周期點時控制與壓電元件的儲能元件相連的開關的導通時間，以實現偏置翻轉。

6.如權利要求5所述的方法，其特征在于還包括在每經過所述正極電壓和負極電壓的極值或變化的半周期點時控制所述開關導通，所述導通時間設置為所述儲能元件與壓電元件的等效電容的諧振周期的一半；和/或把所述導通時間設置為，在檢測到壓電元件的正極電壓或負極電壓從所述極值上升或下降到一預設電壓值時斷開所述開關。

7.如權利要求5或6所述的方法，其特征在于還包括響應于所述導通時間已到，控制所述開關斷開，和/或響應于所述導通時間未到，使所述開關導通；和/或響應于正極電壓或負極電壓從所述極值上升或下降到所述預設電壓值，控制與所述儲能元件相連的所述開關斷開；和/或響應于正極電壓或負極電壓未上升或下降到所述預設電壓值，使與所述儲能元件相連的所述開關導通。

8.如以上權利要求中任一項所述的方法，其特征在于還包括產生第一到第四控制信號；和/或利用第一到第四控制信號分別控制用于壓電能量收集的開關電路的第一到第四開關的選通或斷開；和/或通過分別比較所述正極電壓與整流后電壓和/或比較負極電壓和所述整流后電壓來產生所述第一到第四控制信號和/或用于控制與儲能元件相連的開關的導通或斷開的第五控制信號；和/或在檢測到所述極值或半周期點時，使所述第五控制信號具有高電平，以控制與儲能元件相連的開關導通，和/或在檢測到所述導通時間結束或壓電元件的正極電壓或負極電壓從所述極值上升或下降到一預設電壓值時，使所述第五控制信號具有低電平，以控制與儲能元件相連的開關斷開；和/或所述預設值為所述整流后電壓的分壓。

9.一種非易失性機器可讀存儲介質，包括一個或多個指令，其特征在于所述一個或多個指令響應于被執行而使得一個或多個處理模塊執行如以上權利要求5到8中任一項所述方法的一個或多個步驟。

10.一種控制裝置，其特征在于包括：

一個或多個處理模塊；

與所述一個或多個處理模塊耦合的一個或多個存儲模塊，所述存儲模塊用于存儲一個或多個指令，其中所述一個或多個指令響應于被執行而使得所述一個或多個處理模塊執行如以上權利要求5到8中任一項所述方法的一個或多個步驟。