[發明專利]一種多輸入的壓電振動能量采集電路

有效

• 申請號: 202010834853.0
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN112072956B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 夏銀水;陳志棟
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 程天鵬

本發明公開了一種多輸入的壓電振動能量采集電路，特點是包括多個壓電采集模塊、電感、儲能電容和負載，壓電采集模塊包括壓電片、第一NPN管、第一PNP管、第二PNP管、第二NPN管、第三PNP管、第三NPN管、第四NPN管、第四PNP管、第一電容和第二電容；優點是可以對多個壓電源同時進行壓電能的采集，并且通過LC諧振回路向壓電片內部寄生電容充電，從而提高下個半周期的壓電片電壓，增大輸出功率，電路中無需用到二極管，有效去除二極管損耗，提升整體能量采集效率。

技術領域

本發明涉及一種能量采集電路，尤其是一種多輸入的壓電振動能量采集電路。

背景技術

無線傳感器網絡由一定數量的空間分布的自主傳感器設備構成，可用于監測不同的物理和環境條件，然而，為這些無處不在的無線傳感器網絡節點供電并使它們完全自我維持仍然是一個關鍵的難點。

振動能是環境中廣泛存在的一種能源，通過收集環境中的振動能來為低功耗的無線傳感網絡節點供電；振動能量的收集主要依靠收集壓電片的振動時產生的電荷，目前常見的壓電能量收集電路主要是針對單個壓電片設計的，并且電路中往往存在二極管，二極管工作時存在能量損耗，會降低能量收集效率。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種可以對多個壓電源同時進行壓電能的采集的多輸入的壓電振動能量采集電路，并且采集效率較高。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種多輸入的壓電振動能量采集電路，包括多個壓電采集模塊、電感、儲能電容和負載，所述的壓電采集模塊包括壓電片、第一NPN管、第一PNP管、第二PNP管、第二NPN管、第三PNP管、第三NPN管、第四NPN管、第四PNP管、第一電容和第二電容，所述的壓電片的一端、所述的第一NPN管的集電極、所述的第一PNP管的基級、所述的第三PNP管的集電極、所述的第三NPN管的基極及所述的第二電容的一端連接，所述的第一NPN管的基極與所述的第一PNP管的集電極連接，所述的第一PNP管的發射極、所述的第三NPN管的發射極及所述的第一電容的一端連接，所述的第二PNP管的發射極、所述的第四NPN管的發射極及所述的第二電容的另一端連接，所述的壓電片的另一端、所述的第二PNP管的基極、所述的第四NPN管的基極、所述的第二NPN管的集電極、所述的第四PNP管的集電極及所述的第一電容的另一端連接，所述的第二PNP管的集電極與所述的第二NPN管的基極連接，所述的第三PNP管的基極與所述的第三NPN管的集電極連接，所述的第四NPN管的集電極與所述的第四PNP管的基極連接，所述的第一NPN管的發射極、所述的第二NPN管的發射極及所述的電感的一端連接，所述的電感的另一端、所述的儲能電容的一端及所述的負載的一端連接，所述的第三PNP管的發射極、所述的第四PNP管的發射極、所述的儲能電容的另一端及所述的負載的另一端均接地。

與現有技術相比，本發明的優點在于可以對多個壓電源同時進行壓電能的采集，并且通過LC諧振回路向壓電片內部寄生電容充電，從而提高下個半周期的壓電片電壓，增大輸出功率，電路中無需用到二極管，有效去除二極管損耗，提升整體能量采集效率；壓電片從零位移點向最大位移點移動的過程中，壓電片內部的寄生電容被不斷的充電，當壓電片的位移達到最大時，壓電片內部寄生電容上的儲能也達到了最大值，此時壓電采集模塊中的開關管導通，導致電感、壓電片位移達到最大點的壓電采集模塊及儲能電容形成一個LC諧振回路，然后壓電片寄生電容上儲存的一部分能量會通過LC諧振轉移到儲能電容，另一部分能量反充回壓電片內部寄生電容上，這樣，下半周期的壓電片電壓可以達到更高；整個電路結構是可疊加的，即可以根據實際的應用場景增加或減少壓電采集模塊，以適用不同的應用場景。

附圖說明

圖1為本發明的電路結構示意圖；

圖2為本發明中壓電采集模塊的電路結構圖。

具體實施方式

以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。