[發明專利]一種具有寬輸出電壓范圍的電壓同步翻轉的自供電壓電能量收集接口電路在審

申請號：	202011432313.6	申請日：	2020-12-10
公開（公告）號：	CN112615563A	公開（公告）日：	2021-04-06
發明（設計）人：	吳了;朱培棟;謝明華;康文杰	申請（專利權）人：	長沙學院
主分類號：	H02N2/18	分類號：	H02N2/18;H02M7/06;H02M7/217
代理公司：	暫無信息	代理人：	暫無信息
地址：	410022 湖***	國省代碼：	湖南;43
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種具有輸出電壓范圍同步翻轉自供電能收集接口電路
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【說明書】：

本發明公開了一種具有寬輸出電壓范圍的電壓同步翻轉的自供電壓電能量收集接口電路，通過在電壓同步翻轉階段插入兩個諧振回路，提升壓電能量收集接口電路輸出電壓范圍，實現在寬電壓范圍高效壓電能量收集的目的。一種具有寬輸出電壓范圍的電壓同步翻轉的自供電壓電能量收集接口電路由全橋電路、三極管、電容和電感組成。

技術領域

本發明主要涉及一種具有寬輸出電壓范圍的電壓同步翻轉的自供電壓電能量收集接口電路。

背景技術

由于壓電發電機固有的輸出阻抗特性，需要使用專用的接口電路。典型的同步開關電感技術能有效地降低壓電發電機輸出電荷在整流過程中的浪費，提升負載的輸出功率。其主要的工作原理是在當壓電發電機輸出電流過零點或者輸出電壓峰值附近短暫關閉同步開關，使用由外部電感與壓電發電機內部電容構成的諧振腔收集本會被浪費的電荷，從而增加從壓電發電機至負載的功率。然而，典型的同步開關電感技術存在一個缺點：當接口電路的輸出整流電壓過高時，負載可能不能獲得來自壓電發電機的功率，致使輸出電壓的運行范圍較窄。這種負載收集不到功率的情況時常發生在振動變化的激勵條件下。因此，需要設計一種具有寬輸出電壓范圍的高效壓電能量收集接口電路，即使在整流電壓很高的情況下也能夠實現具有電壓同步翻轉的高效壓電能量收集。

發明內容

針對上述問題，提出了一種具有寬輸出電壓范圍的電壓同步翻轉的自供電壓電能量收集接口電路。解決方案為：一種具有寬輸出電壓范圍的電壓同步翻轉的自供電壓電能量收集接口電路，其特征在于：包括全橋電路、三極管、電容和電感；壓電發電機與所述電感串聯接入所述全橋電路的交流輸入端；所述全橋電路的直流輸出端連接濾波電容和負載電阻；所述全橋電路由四個二極管組成；所述的二極管既可以為無源二極管，也可以為有源二極管；所述的三極管包括兩個NPN管Q₁和Q₃和兩個PNP管Q₂和Q₄；所述的電容為電容C₁；所述的三極管與所述的電容構成檢測電路，既可以檢測壓電發電機輸出電壓峰值，也可以檢測所述電感電流的峰值。所述NPN管Q₃和PNP管Q₄作為同步開關分別跨接在所述全橋電路中二極管D₃和二極管D₄的兩端；所述全橋電路的交流輸入的一端與所述電感的一端連接；所述電感的另一端與壓電發電機的一端連接，并連接至NPN管Q₁的基極和PNP管Q₂的基極；所述的NPN管Q₁的發射極和所述的PNP管Q₂的發射極相連后與所述的電容C₁的一端相連；所述的電容C₁的另一端與壓電發電機的另一端相連；所述NPN管Q₁的集電極與所述的PNP管Q₄的基極相連；所述PNP管Q₂的集電極與所述的NPN管Q₃的基極相連；所述NPN管Q₃的集電極與所述全橋電路直流輸出端相連；所述PNP管Q₄的集電極與地相連；所述NPN管Q₃的發射極和PNP管Q₄的發射極相連，連接至所述的電容C₁的另一端。