用于压电能量获取的开关电容电路效率预测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于压电能量获取的开关电容电路效率预测方法，包括：获取开关电容的数量和所述开关电容对应的电容值；若判断所述开关电容的数量为整数且所述电容值为正数时，则对所述开关电容的数量和所述电容值进行处理得到寄生电容电压的最终翻转效率；根据所述最终翻转效率计算单位电容效率并显示。本发明专利技术提供的用于压电能量获取的开关电容电路效率预测方法通过开关电容数量和电容值预测电路效率，使得对翻转效率的计算更加全面精确，从而为开关电容电路中电容的实际取值优化提供指导和依据。

【技术实现步骤摘要】
用于压电能量获取的开关电容电路效率预测方法及装置
本专利技术属于微电子科学与
，具体涉及一种用于压电能量获取的开关电容电路效率预测方法及装置。
技术介绍
近年来，随着IoT(物联网)技术的发展，基于IoT的无线传感器节点成为了各领域的热门研究课题。由于体积和可靠性的限制，传统锂电池供电成为无线传感器节点长期稳定工作的瓶颈，热电发生器、单太阳能电池和压电能量源等在这一方面有着很大的潜能。其中，压电能量源具有较高的功率密度，且受环境限制较小，非常适合用于IoT传感器节点的供电。然而，受制于压电器件内部寄生电容的影响，压电转换器的输出不能直接用于负载的供电。因此，压电能量获取技术的关键之一是提升压电能量获取接口电路的功率提取能力来提供更多的能量。传统的压电能量接口电路中，由于压电器件内部存在一个较大的寄生电容CP，所以在压电器件电流IP的过零点处需要对电容CP进行反向充电，这一过程消耗了较多的能量，严重降低了压电器件的功率输出效率。现有技术提出了一种用于压电能量获取的并联同步开关电容电路，使用多个电容Cm与寄生电容CP并联，在电流IP过零点通过电容的并联储存能量并反向充电从而实现电容CP两端的电压翻转，从而减小寄生电容充放电产生的能量损失，提高了功率提取能力，且为了实现效率的最大化，通常采用与寄生电容Cp电容值相等的并联的电容Cm。然而，这种开关电容的电容值的设定方式没有结合实际应用需求综合考虑，因此，其设定方式并不合理，也不够全面。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种用于压电能量获取的开关电容电路效率预测方法及装置。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：一种用于压电能量获取的开关电容电路效率预测方法，包括：获取开关电容的数量和所述开关电容对应的电容值；若判断所述开关电容的数量为整数且所述电容值为正数时，则对所述开关电容的数量和所述电容值进行处理得到寄生电容电压的最终翻转效率；根据所述最终翻转效率计算单位电容效率并显示。在本专利技术的一个实施例中，对所述开关电容的数量和所述电容值进行处理得到寄生电容电压的最终翻转效率包括：对所述开关电容的数量和所述电容值进行归一化处理得到归一化电荷参量；根据所述归一化电荷参量迭代的计算所述寄生电容电压的翻转效率，直至当前迭代次数达到预设最大迭代次数或者所述翻转效率达到稳定值，得到所述最终翻转效率。在本专利技术的一个实施例中，所述归一化电荷参量的表达式为：QN(j)＝X(j)*V(j)；其中，QN(j)表示第j次迭代的归一化电荷参量，且j≥1，X(j)表示第j次迭代的电容值，V(j)表示第j次迭代的归一化电压。在本专利技术的一个实施例中，所述寄生电容电压的翻转效率的计算公式为：E(j)＝(VP+QN(j))/(1+X(j))；其中，E(j)表示第j次迭代计算的翻转效率，VP表示归一化电压。在本专利技术的一个实施例中，根据所述归一化电荷参量迭代的计算所述寄生电容电压的翻转效率，直至当前迭代次数达到预设最大迭代次数或者所述翻转效率达到稳定值，得到所述最终翻转效率，包括：令V(j+1)＝E(j)，更新所述归一化电荷参量；根据所述归一化电荷参量迭代更新所述翻转效率，直至当前迭代次数达到预设最大迭代次数或者所述翻转效率达到稳定值，得到所述最终翻转效率。在本专利技术的一个实施例中，所述单位电容效率的计算公式为：EPC＝E/(N*X(j))；其中，EPC表示单位电容效率，E表示最终翻转效率，N表示开关电容的数量。本专利技术的另一个实施例提供了一种用于压电能量获取的开关电容电路效率预测装置，包括：数据获取模块，用于获取开关电容的数量和所述开关电容对应的电容值；数据处理模块，连接所述数据获取模块，用于若判断所述开关电容的数量为整数且所述电容值为正数时，则对所述开关电容的数量和所述电容值进行处理得到寄生电容电压的最终翻转效率；数据显示模块，连接所述数据处理模块，用于根据所述最终翻转效率计算单位电容效率并显示。在本专利技术的一个实施例中，所述数据处理模块包括：第一处理模块，用于对所述开关电容的数量和所述电容值进行归一化处理得到归一化电荷参量；第二处理模块，用于根据所述归一化电荷参量迭代的计算所述寄生电容电压的翻转效率，直至当前迭代次数达到预设最大迭代次数或者所述翻转效率达到稳定值，得到所述最终翻转效率。本专利技术的有益效果：1、本专利技术提供的用于压电能量获取的开关电容电路效率预测方法通过开关电容数量和电容值预测电路效率，使得对翻转效率的计算更加全面精确，从而为开关电容电路中电容的实际取值优化提供指导和依据；2、本专利技术提供的用于压电能量获取的开关电容电路效率预测方法对于任意数量的开关电容以及任意的电容值均能准确预测其寄生电容翻转效率，且开关电容的数量和电容值理论上可以达到无穷大。以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是本专利技术实施例提供的用于压电能量获取的开关电容电路效率预测方法流程图；图2是本专利技术实施例提供的另一种用于压电能量获取的开关电容电路效率预测方法流程图；图3是本专利技术实施例提供的电容数量小于等于50、电容值小于等于20倍Cp时的翻转效率计算结果图；图4是本专利技术实施例提供的电容数量小于等于50、电容值小于等于20倍Cp时的单位电容效率计算结果图；图5是本专利技术实施例提供的一种用于压电能量获取的开关电容电路效率预测装置结构示意图；图6是根据本专利技术提供的开关电容电路效率预测方法指导设计的实际电路与效率预测结果对比图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图1，图1是本专利技术实施例提供的用于压电能量获取的开关电容电路效率预测方法流程图，包括：S1：获取开关电容的数量和所述开关电容对应的电容值。具体地，开关电容的数量为N，N个开关电容对应的N个电容值组成一个电容值数组X(1：N)。在本实施例中，可以取开关电容的数量N小于等于50个，电容值X小于等于20倍的寄生电容Cp。S2：若判断所述开关电容的数量为整数且所述电容值为正数时，则对所述开关电容的数量和所述电容值进行处理得到寄生电容电压的最终翻转效率。进一步地，请参见图2，图2是本专利技术实施例提供的另一种用于压电能量获取的开关电容电路效率预测方法流程图；首先要对获取的开关电容的数量N和电容值X进行判断，若开关电容的数量N不是整数，或者电容值X为0或者负数，则说明开关电容的数量N或电容值矩阵X不符合逻辑，不进行处理，算法结束；若开关电容的数量N为整数，且电容值X均为正数，则对开关电容的数量和电容值X进行处理得到寄生电容电压的最终翻转效率。具体地，先对所述开关电容的数量和所述电容值进行归一化处理得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于压电能量获取的开关电容电路效率预测方法，其特征在于，包括：/n获取开关电容的数量和所述开关电容对应的电容值；/n若判断所述开关电容的数量为整数且所述电容值为正数时，则对所述开关电容的数量和所述电容值进行处理得到寄生电容电压的最终翻转效率；/n根据所述最终翻转效率计算单位电容效率并显示。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于压电能量获取的开关电容电路效率预测方法，其特征在于，包括：
获取开关电容的数量和所述开关电容对应的电容值；
若判断所述开关电容的数量为整数且所述电容值为正数时，则对所述开关电容的数量和所述电容值进行处理得到寄生电容电压的最终翻转效率；
根据所述最终翻转效率计算单位电容效率并显示。


2.根据权利要求1所述的开关电容电路效率预测方法，其特征在于，对所述开关电容的数量和所述电容值进行处理得到寄生电容电压的最终翻转效率包括：
对所述开关电容的数量和所述电容值进行归一化处理得到归一化电荷参量；
根据所述归一化电荷参量迭代的计算所述寄生电容电压的翻转效率，直至当前迭代次数达到预设最大迭代次数或者所述翻转效率达到稳定值，得到所述最终翻转效率。


3.根据权利要求2所述的开关电容电路效率预测方法，其特征在于，所述归一化电荷参量的表达式为：
QN(j)＝X(j)*V(j)；
其中，QN(j)表示第j次迭代的归一化电荷参量，且j≥1，X(j)表示第j次迭代的电容值，V(j)表示第j次迭代的归一化电压。


4.根据权利要求3所述的开关电容电路效率预测方法，其特征在于，所述寄生电容电压的翻转效率的计算公式为：
E(j)＝(VP+QN(j))/(1+X(j))；
其中，E(j)表示第j次迭代计算的翻转效率，VP表示归一化电压。


5.根据权利要求4所述的开关电容电路效率预测方法，其特征在于，根据所述归一化电荷参量迭代的计算所述寄生电容电压的翻...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘帘曦，尚宇，陈逸伟，田宇渊，朱樟明，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61