[發(fā)明專利]用于物聯(lián)傳感供能的射頻-直流倍壓整流裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210633704.7
• 申請日: 2022-06-07
• 公開（公告）號: CN114928175A
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳榮發(fā);任明;席英杰;李琛;余家赫;邢亞東;劉陽;田昊洋
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);國網(wǎng)上海市電力公司
• 主分類號: H02J50/00
• 分類號: H02J50/00;H02J50/20;H02M7/00;H02M7/10
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

公開了一種用于物聯(lián)傳感供能的射頻?直流倍壓整流裝置，用于物聯(lián)傳感供能的射頻?直流倍壓整流裝置中，天線發(fā)出信號，第一端子連接天線以接收信號，全波二階倍壓整流電路連接第一端子以輸出正負(fù)雙極性電壓，全波二階倍壓整流電路由正向二階倍壓整流電路與負(fù)向二階倍壓整流電路以地端為公共端首尾串聯(lián)而成，正向二階倍壓整流電路與負(fù)向二階倍壓整流電路分別包括封裝的串聯(lián)肖特基二極管組件；阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)連接全波二階倍壓整流電路以調(diào)節(jié)天線和全波二階倍壓整流電路之間的傳輸功率，第二端子連接全波二階倍壓整流電路以輸出電壓，用于物聯(lián)傳感供能的射頻?直流倍壓整流裝置的轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)78.6％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)傳感供能領(lǐng)域，特別是一種用于物聯(lián)傳感供能的射頻一直流倍壓整流裝置。

背景技術(shù)

隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，能量收集技術(shù)的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，可以用于分布式無線傳感節(jié)點、嵌入式和可植入式的醫(yī)療設(shè)備、新能源汽車、智能家居等。傳統(tǒng)的電池供電會大大增加設(shè)備尺寸，且由于電池壽命有限，設(shè)備需要定期更換電池，造成一定的環(huán)境污染。CT取能利用電磁感應(yīng)原理獲取電能，對于原邊的電流幅值要求較高(一般＞5A)，且存在輸出電壓不穩(wěn)、受電流影響較大、發(fā)熱高、IP防護(hù)較差等問題。深表面波(SAW)的穩(wěn)定性及抗干擾性較差，且目前落地的成本較高。對比之下，射頻能量收集具有可控、可預(yù)測以及穩(wěn)定的特性，且自然界中存在的射頻能量分布廣泛，不受地域和環(huán)境的限制，如果能夠被收集并加以利用，將大大提高設(shè)備工作的持續(xù)性，最終實現(xiàn)傳感節(jié)點的免電池運(yùn)行，提升我國對無線傳感網(wǎng)絡(luò)研究深度和應(yīng)用水平，對于雙碳背景下節(jié)能物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)具有重要意義。

在背景技術(shù)部分中公開的上述信息僅僅用于增強(qiáng)對本發(fā)明背景的理解，因此可能包含不構(gòu)成在本國中本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足或缺陷，提供了一種用于物聯(lián)傳感供能的射頻-直流倍壓整流裝置，以肖特基二極管組件作為倍壓整流電路的基礎(chǔ)器件，通過瞬態(tài)性能優(yōu)化確定整流電路階數(shù)，在此基礎(chǔ)上通過諧波平衡優(yōu)化和LSSP測試優(yōu)化確定了電路的最優(yōu)輸入功率、匹配電阻以及阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，大大提高了倍壓整流電路的轉(zhuǎn)換效率，在實際測試中裝置的穩(wěn)態(tài)輸出電壓為3.5V，轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)78.6％，滿足雙碳背景下節(jié)能物聯(lián)網(wǎng)低功耗、零污染的要求。

用于物聯(lián)傳感供能的射頻-直流倍壓整流裝置包括，

天線，其發(fā)出信號；

第一端子，其連接所述天線以接收所述信號；

全波二階倍壓整流電路，其連接所述第一端子以輸出正負(fù)雙極性電壓，所述全波二階倍壓整流電路由正向二階倍壓整流電路與負(fù)向二階倍壓整流電路以地端為公共端首尾串聯(lián)而成，正向二階倍壓整流電路與負(fù)向二階倍壓整流電路分別包括封裝的串聯(lián)肖特基二極管組件；

阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，其連接所述全波二階倍壓整流電路以調(diào)節(jié)天線和全波二階倍壓整流電路之間的傳輸功率，使得射頻-直流倍壓整流裝置轉(zhuǎn)換效率最高達(dá)78.6％，

第二端子，其連接所述全波二階倍壓整流電路以輸出電壓。

所述的用于物聯(lián)傳感供能的射頻-直流倍壓整流裝置中，封裝的串聯(lián)肖特基二極管組件包括兩個串聯(lián)的分立二極管。

所述的用于物聯(lián)傳感供能的射頻-直流倍壓整流裝置中，肖特基二極管組件包括，

陰極金屬，

N⁺陰極層，其層疊于所述陰極金屬上；

N型基片，其層疊于所述N⁺陰極層上；

N^-外延層，其層疊于所述N型基片上；

陽極金屬，其層疊于所述N^-外延層上，所述陽極金屬的上表面設(shè)有凹槽；