一种用瞬态电能给单片机供电的电路及方法技术

本发明专利技术公开了一种用瞬态电能给单片机供电的电路及方法，该电路包括单片机、压电陶瓷发电装置、瞬态电能采集电路以及若干储能电容，所述压电陶瓷发电装置通过瞬态电能采集电路与所述单片机连接，所述单片机的若干IO口分别通过储能电容与电源地连接。该方法包括将瞬间电能转换为磁能，再通过磁能转换成电能给单片机供电；通过最大功率跟踪法，跟踪单片机供电电压，控制储能电能的充放电，使单片机工作时处与最大功率。本发明专利技术利用瞬态电能采集电路采集瞬态电能给单片机供电，另外在单片机IO口上连接储能电容，通过控制储能电容的充放电，保证单片机正常工作时所需的电量及电压。

A Circuit and Method of Power Supply to Single Chip Microcomputer by Transient Electric Energy

【技术实现步骤摘要】
一种用瞬态电能给单片机供电的电路及方法
本专利技术涉及电源领域，尤其涉及一种用瞬态电能给单片机供电的电路及方法。
技术介绍
压电陶瓷是是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料-压电效应,压电陶瓷除具有压电性外,还具有介电性、弹性等。已被广泛应用于医学成像、声传感器、声换能器、超声马达等。压电陶瓷发电产生的静电电压高，电流小，时间短，如打火机的陶瓷点火器。现有技术没法有效的将这种静电用于电子产品的供电电源。比如我们通常的压电片只能产生几十uA的电流，而一颗普遍的单片机运行时的功耗基本都是几个mA，相差几百倍，也就是产生的电都还不足以驱动单片机运行。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种用瞬态电能给单片机供电的电路及方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种用瞬态电能给单片机供电的电路，其包括单片机，其还包括压电陶瓷发电装置、瞬态电能采集电路以及若干储能电容，所述压电陶瓷发电装置通过瞬态电能采集电路与所述单片机连接，所述单片机的若干IO口分别通过储能电容与电源地连接。进一步，所述瞬态电能采集电路包括第一电感、第一电容、第二电容、第一二极管、第二二极管以及稳压芯片，所述压电陶瓷发电装置包括第一输出端和第二输出端，所述压电陶瓷发电装置的第一输出端与电源地连接，所述压电陶瓷发电装置的第二输出端与第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极分别与第一二极管的正极和第一电感的一端连接，所述第一电感的另一端与电源地连接，所述第一二极管的负极与所述稳压芯片的输入端连接，所述稳压芯片的输出端与单片机的电源正端连接，所述稳压芯片的地端与电源地连接，所述第一电容的一端与电源地连接，另一端与稳压芯片的输入端连接，所述第二电容的一端与电源地连接，另一端与压电陶瓷发电装置的第二输出端连接。进一步，所述瞬态电能采集电路包括变压器、第一电容、第二电容、第三电容、整流桥以及稳压芯片，所述压电陶瓷发电装置包括第一输出端和第二输出端，所述第三电容的一端与所述压电陶瓷发电装置的第一输出端连接，另一端与所述压电陶瓷发电装置的第二输出端连接，所述变压器包括初级线圈和次级线圈，所述初级线圈包括第一输入端和第二输入端，所述次级线圈包括第一输出端和第二输出端，所述压电陶瓷发电装置的第一输出端与所述变压器的第一输入端连接，所述压电陶瓷发电装置的第二输出端与所述变压器的第二输入端连接，所述变压器的第一输出端与整流桥的1脚连接，所述变压器的第二输出端与整流桥的3脚连接，所述整流桥的4脚与电源地连接，所述整流桥的2脚分别与第一电容的一端以及所述稳压芯片的输入端连接，所述稳压芯片的输出端与单片机的电源正端连接，所述稳压芯片的地端与电源地连接，所述第二电容的一端与地连接，其另一端与稳压芯片的输出端连接。进一步，所述稳压芯片的型号为ME6214。进一步，所述压电陶瓷发电装置为压电陶瓷打火机点火器。一种用瞬态电能给单片机供电的方法，其包括步骤：S1，将瞬间电能转换为磁能，再通过磁能转换成电能给单片机供电；S2、通过最大功率跟踪法，跟踪单片机供电电压，控制储能电容的充放电，使单片机工作时处于最大功率。进一步，所述步骤S2具体包括：S21，当单片机供电电压大于预设值时，唤醒单片机，打开单片机IO口给储能电容充电，然后单片机继续休眠；S22，根据用单片机工作时所需电量，打开单片机IO口，利用储能电容给单片机供电，维持单片机正常工作。进一步，所述步骤S22具体包括；根据用单片机工作时所需耗电电能曲线，控制单片机在不同时间打开不同的IO口，利用储能电容给单片机供电，维持单片机正常工作。本专利技术的有益效果是：本专利技术利用瞬态电能采集电路采集瞬态电能给单片机供电，另外在单片机IO口上连接储能电容，通过控制储能电容的充放电，保证单片机正常工作时所需的电量及电压。本专利技术电路结构简单，成本低，可靠性好。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：图1是本专利技术中一种用瞬态电能给单片机供电的电路原理图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。如图1所示，一种用瞬态电能给单片机供电的电路，其包括单片机U2、压电陶瓷发电装置J1、瞬态电能采集电路以及若干储能电容(C11至C18)。所述单片机的p1.3、p2.0、p2.1、p2.2、p2.3.p2.4、p2.5、p1.6引脚分别通过储能电容C11、储能电容C12、储能电容C13、储能电容C14、储能电容C15、储能电容C16、储能电容C17、储能电容C18与电源地GND连接。单片机U2通过IO口，控制储能电容(C11至C18)的充放电，保证单片机U2正常工作时所需的电量及电压。本专利技术电路结构简单，成本低，可靠性好。参考图1，其示出了一种瞬态电能采集电路，所述瞬态电能采集电路包括第一电感L1、第一电容C1、第二电容C2、第一二极管D1、第二二极管D2以及稳压芯片U3，所述压电陶瓷发电装置J1包括第一输出端和第二输出端，所述压电陶瓷发电装置J1的第一输出端与电源地连接，所述压电陶瓷发电装置J1的第二输出端与第二二极管D2的正极连接，所述第二二极管D2的负极分别与第一二极管D1的正极和第一电感L1的一端连接，所述第一电感L1的另一端与电源地连接，所述第一二极管D1的负极与所述稳压芯片U3的输入端连接，所述稳压芯片U3的输出端与单片机的电源正端连接，所述稳压芯片U3的地端与电源地连接，所述第一电容C1的一端与电源地连接，另一端与稳压芯片U3的输入端连接，所述第二电容C2的一端与电源地连接，另一端与压电陶瓷发电装置J1的第二输出端连接。压电陶瓷发电装置J1产生的瞬态电压加到第一电感L1两端，对第一电感L1进行充磁，由于输入端的电压极短，只有几个到几十个uS，到放电完成后。第一二极管D1，第一电感L1，第二电容C2构成一个放电回路，把第一电感L1中保存的电荷释放出去给单片机U2使用。可以通过调整电容C2来调整输出给单片机的电压最大值。压电陶瓷发电装置J1产生的能量是瞬间释放，压电在单位时间产生电荷数量不多，势能较高。如果保存到电容器内，由于是电荷的保存，势能就白白的浪费掉了。所以把这个高压的瞬态的能量通第一电感L1以磁能保存起来，再通过磁电转换缓慢释放出来。在本实施例中，所述压电芯片U3的型号为ME6214，所述压电陶瓷发电装置J1为压电陶瓷打火机点火器。参考图2，进一步作为优选的实施方式，其示出了另一种瞬态电能采集电路。所述瞬态电能采集电路包括变压器T1、第一电容C1、第二电容C34、第三电容C3、整流桥D1以及稳压芯片U3，所述压电陶瓷发电装置J1包括第一输出端和第二输出端，所述第三电容C3的一端与所述压电陶瓷发电装置J1的第一输出端连接，另一端与所述压电陶瓷发电装置J1的第二输出端连接，所述变压器T1包括初级线圈和次级线圈，所述初级线圈包括第一输入端和第二输入端，所述次级线圈包括第一输出端和第二输出端，所述压电陶瓷发电装置J1的第一输出端与所述变压器T1的第一输入端连接，所述压电陶瓷发电装置J1的第二输出端与所述变压器T1的第二输入端连接，所述变压器T1的第一输出端与整流桥D1的1脚连接，所述变压器T1的第二输出端与整流桥D1的3脚连接，所述整流桥D1的4脚与电源地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用瞬态电能给单片机供电的电路，其包括单片机，其特征在于：其还包括压电陶瓷发电装置、瞬态电能采集电路以及若干储能电容，所述压电陶瓷发电装置通过瞬态电能采集电路与所述单片机连接，所述单片机的若干IO口分别通过储能电容与电源地连接，所述瞬态电能采集电路包括第一电感、第一电容、第二电容、第一二极管、第二二极管以及稳压芯片，所述压电陶瓷发电装置包括第一输出端和第二输出端，所述压电陶瓷发电装置的第一输出端与电源地连接，所述压电陶瓷发电装置的第二输出端与第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极分别与第一二极管的正极和第一电感的一端连接，所述第一电感的另一端与电源地连接，所述第一二极管的负极与所述稳压芯片的输入端连接，所述稳压芯片的输出端与单片机的电源正端连接，所述稳压芯片的地端与电源地连接，所述第一电容的一端与电源地连接，另一端与稳压芯片的输入端连接，所述第二电容的一端与电源地连接，另一端与压电陶瓷发电装置的第二输出端连接。

【技术特征摘要】
1.一种用瞬态电能给单片机供电的电路，其包括单片机，其特征在于：其还包括压电陶瓷发电装置、瞬态电能采集电路以及若干储能电容，所述压电陶瓷发电装置通过瞬态电能采集电路与所述单片机连接，所述单片机的若干IO口分别通过储能电容与电源地连接，所述瞬态电能采集电路包括第一电感、第一电容、第二电容、第一二极管、第二二极管以及稳压芯片，所述压电陶瓷发电装置包括第一输出端和第二输出端，所述压电陶瓷发电装置的第一输出端与电源地连接，所述压电陶瓷发电装置的第二输出端与第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极分别与第一二极管的正极和第一电感的一端连接，所述第一电感的另一端与电源地连接，所述第一二极管的负极与所述稳压芯片的输入端连接，所述稳压芯片的输出端与单片机的电源正端连接，所述稳压芯片的地端与电源地连接，所述第一电容的一端与电源地连接，另一端与稳压芯片的输入端连接，所述第二电容的一端与电源地连接，另一端与压电陶瓷发电装置的第二输出端连接。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张云翼，华建武，
申请(专利权)人：深圳市浩博高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44