[發明專利]一種基于電感和電容多步翻轉的壓電能量收集接口電路

在審

• 申請號: 202111097961.5
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113726220A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 郭建平;王儲輝
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02J7/32;H02J7/34
• 代理公司: 深圳市創富知識產權代理有限公司 44367
• 代理人: 高冰

1.一種基于電感和電容多步翻轉的壓電能量收集接口電路，具有為所述壓電能量收集接口電路供電的電流源偏置電路，其特征在于，包括源整流模塊、自適應脈沖產生模塊、開關信號控制模塊、壓電傳感器與同步開關翻轉陣列；所述壓電傳感器具有并聯設置的寄生電阻和寄生電容；所述有源整流模塊的輸入端接在所述壓電傳感器的兩端；所述自適應脈沖產生模塊用于監測所述壓電傳感器的電流的過零點信號，并產生一個脈沖信號后通過其延時單元產生一系列的脈沖信號時序，所述脈沖信號再由所述開關信號控制模塊經過邏輯運算得到各個開關的控制信號，所述同步開關翻轉陣列由所述開關信號控制模塊產生的各個開關控制信號進行開啟和關閉的控制，進行電感和電容的同步翻轉。

2.根據權利要求1所述的基于電感和電容多步翻轉的壓電能量收集接口電路，其特征在于，所述有源整流模塊由四個交叉耦合的MOS管、一個肖特基二極管和一個共柵比較器構成，所述肖特基二極管兩端并聯了一個PMOS管，所述PMOS管的襯底接所述肖特基二極管兩端的最高電位，所述共柵比較器的輸入端接在所述肖特基二極管的兩端，其輸出端接在所述PMOS管的柵極；當電流源過零點時，所述自適應脈沖產生模塊接收所述共柵比較器輸出的高電平信號從而關閉所述PMOS管而進行同步翻轉的操作。

3.根據權利要求2所述的基于電感和電容多步翻轉的壓電能量收集接口電路，其特征在于，所述自適應脈沖產生模塊中收比較器，當接收所述高電平輸出信號后，通過所述比較器判斷電流源兩端的電位的正負，經過D觸發器和與非門的邏輯門進行運算得到信號，再經過多組RC延遲網絡依次產生多組脈沖信號；所述脈沖信號將作為所述開關控制信號模塊的輸入信號。

4.根據權利要求3所述的基于電感和電容多步翻轉的壓電能量收集接口電路，其特征在于，所述輸入信號將由所述開關信號控制模塊經或門和與門進行邏輯運算得到所有開關開啟和關閉的時序信號。

5.根據權利要求1所述的基于電感和電容多步翻轉的壓電能量收集接口電路，其特征在于，所述同步開關翻轉陣列由1個片外電感、2n個片外翻轉電容、2(2+2n)個開關和2個二極管組成，其中，兩組由n個電容和(2n+1)個開關的陣列分別接在壓電傳感器的兩端，而電感和2個正反相接的并聯二極管接于兩組陣列之間；在壓電傳感器過零點時，開關控制同步翻轉，實現對所述寄生電容上電荷的多步翻轉。