电源电路以及振动发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电源电路以及振动发电装置，该电源电路将从振动发电元件输入的电力向外部负载输出，其具备：对从振动发电元件输入的交流电力进行整流的整流电路；蓄积从整流电路输出的电力的第1电容器；斩波电路，其具有对斩波定时进行控制的开关元件，且输入部与第1电容器连接；以及向开关元件供给控制信号的控制信号生成部，并且控制信号生成部不参照第1电容器的电压而生成控制信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电源电路以及振动发电装置
本专利技术涉及电源电路以及振动发电装置。
技术介绍
作为从环境振动收获能量的能量收集技术之一，已知有使用作为MEMS(MicroelectromechanicalSystems：微机电系统)振动元件的振动发电元件来从环境振动进行发电的方法。振动发电元件自身具备压电元件、静电电容型元件，若使其以环境振动的频率振动，则产生与该频率相等的交流的电力。因此，提出了组合了振动发电元件和将振动发电元件产生的交流电力变换为适合利用的电压的直流或交流的电源电路的振动发电装置(例如，参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第5990352号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题由于环境振动的振动能量微弱，因此要求将环境振动以高效率转换为电能的电源电路和振动发电装置。用于解决课题的手段第1方式的电源电路，将从振动发电元件输入的电力向外部负载输出，具备：整流电路，其对从所述振动发电元件输入的交流电力进行整流；第1电容器，其蓄积从所述整流电路输出的电力；斩波电路，其具有控制斩波定时的开关元件，且输入部与所述第1电容器连接；以及控制信号生成部，其向所述开关元件供给控制信号，并且控制信号生成部不参照所述第1电容器的电压而生成所述控制信号。第2方式的电源电路优选为，在第1方式的电源电路中，还具备电压转换电路，该电压转换电路的输入部与所述斩波电路的输出部连接。第3方式的电源电路优选为，在第1或第2方式的电源电路中，所述控制信号生成部生成具有恒定的周期和占空比的所述控制信号。第4方式的电源电路优选为，在第3方式的电源电路中，根据所述振动发电元件以及所述振动发电元件的设置状况来决定所述周期以及所述占空比。第5方式的电源电路优选为，在第1或第2方式的电源电路中，所述控制信号生成部接收基于所述振动发电元件的振动的振幅的状态信号，并基于所述状态信号生成所述控制信号。第6方式的振动发电装置具备：第1至第4方式中的任意一个方式的电源电路；以及振动发电元件，其向所述电源电路供给电力。第7方式的振动发电装置具备：第5方式的电源电路；以及振动发电元件，其向所述电源电路供给电力，并且向所述电源电路的所述控制信号生成部供给所述状态信号。专利技术效果根据本专利技术，能够高效地将环境振动的能量转换为电能。附图说明图1是表示本专利技术的第1实施方式的电源电路50和振动发电装置100的概略结构的示意图。图2是表示振动发电装置100所具备的振动发电元件10的概略的图。图3是表示振动发电元件的变形例1的图。图4是表示本专利技术的第2实施方式的电源电路50a及振动发电装置100a的概略结构的示意图。图5是表示本专利技术的第3实施方式的电源电路50b和振动发电装置100b的概略结构的示意图。图6是表示振动发电元件的变形例2的图。图7是示出输出线W3的输出电压V3P的图。图8是表示本专利技术的第4实施方式的电源电路50c和振动发电装置100c的概略结构的示意图。具体实施方式(第1实施方式)以下，参照附图对本专利技术的第1实施方式进行说明。图1是表示本专利技术的第1实施方式的电源电路50及振动发电装置100的概略结构的示意图。振动发电装置100具备：振动发电元件10，其通过环境振动来发出交流电力；以及电源电路50，其将发电得到的交流电力取出并输出到外部的设备等。电源电路50具备整流电路20、第1电容器C1、斩波电路30、第2电容器C2、电压转换电路40以及第3电容器C3。作为一个例子，振动发电元件10是具备驻极体电极的静电电容型的发电元件(驻极体型发电元件)，参照图2对其概要进行说明。振动发电元件10具有作为可动电极的第1电极11和作为固定电极的第2电极12。作为一个例子，第1电极11是具有2根梳齿部分15的梳齿电极，且作为一个例子，第2电极12是具有3根梳齿部分16的梳齿电极。第1电极11的梳齿部分15和第2电极12的梳齿部分16在图中的Z方向上具有预定的厚度，并且在它们啮合的部分彼此朝向另一个电极。第1电极11以及第2电极12例如能够制造为以硅为基材的MEMS结构体。在第2电极12的梳齿部分16中的与第1电极11的梳齿部分15对置的面的表面的区域17，通过实施公知的带电处理(例如日本特开2014-049557号公报中记载的带电处理)，形成具有负电荷的驻极体。通过驻极体化，第2电极12的梳齿部分16半永久性地带电。其结果，在与驻极化的电极对置的第1电极11的梳齿部分15感应与驻极化的电极相反的特性即正的感应电荷。第2电极12由绝缘性的支承框13固定地保持。另一方面，第1电极11被保持部14(电极保持部14a、连结部14b、固定部14c)保持为相对于支承框13在图中的上下方向(X方向)上振动。保持部14由保持第1电极11的电极保持部14a、固定于支承框13的固定部14c、连接电极保持部14a和固定部14c的具有挠性的连结部14b构成。连结部14b是图1中的X方向的厚度薄、Z方向的厚度厚的由金属等的挠性材料构成的薄片。当从外部对支承框13施加振动时，设置在图中的电极保持部14a的左右的2个连结部14b挠曲，由此，电极保持部14a相对于支承框13在X方向上振动。其结果是，保持于电极保持部14a的第1电极11成为相对于固定于支承框13的第2电极12在X方向上振动的结构。随着第1电极11和第2电极12向X方向的振动，第1电极11的梳齿部分15和第2电极12的梳齿部分16对置的面的面积增减。其结果是，第1电极11与第2电极12对置的部分的面积发生变化，驻极体的感应电荷也发生变化，第1电极11与第2电极12之间的电位差发生变化而产生电动势，从而进行基于振动发电元件10的发电。振动发电元件10的发电效率依赖于第1电极11与第2电极12的相对振动的振幅。即，基本上第1电极11与第2电极12的相对振动的振幅越大，发电效率越高。但是，由于振动发电元件10的机械结构上的制约，振幅过大时，伴随振动的机械阻力也会增大。因此，在振动发电元件10中，存在由其结构决定的使发电效率最大的振幅(最佳振幅)。以下，将第1电极11与第2电极12的相对振动的振幅简称为振动发电元件10的振幅。在输出来自振动发电元件10的交流电压的2条输出线中，与第1电极11连接的输出线W1与构成图1中的二极管桥型的全波整流型的整流电路20的第1二极管D1的阳极以及第3二极管D3的阴极连接。与一方的第2电极12连接的输出线W2与第2二极管D2的阳极以及第4二极管D4的阴极连接。整流电路20的输出部P1与第1二极管D1的阴极以及第2二极管D2的阴极连接。第3二极管D3的阳极以及第4二极管D4的阳极与电源电路50的接地连接。通过整流电路20的整流作用，从整流电路20的输出部P1输出正电位的电力。该电力蓄积在一端与整流电路20的输出部P1连接，另一端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种将从振动发电元件输入的电力向外部负载输出的电源电路，其特征在于，该电源电路具备：/n整流电路，其对从所述振动发电元件输入的交流电力进行整流；/n第1电容器，其蓄积从所述整流电路输出的电力；/n斩波电路，其具有对斩波定时进行控制的开关元件，且该斩波电路的输入部与所述第1电容器连接；以及/n控制信号生成部，其向上述开关元件供给控制信号，并且/n控制信号生成部不参照所述第1电容器的电压而生成所述控制信号。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180531 JP 2018-1054361.一种将从振动发电元件输入的电力向外部负载输出的电源电路，其特征在于，该电源电路具备：
整流电路，其对从所述振动发电元件输入的交流电力进行整流；
第1电容器，其蓄积从所述整流电路输出的电力；
斩波电路，其具有对斩波定时进行控制的开关元件，且该斩波电路的输入部与所述第1电容器连接；以及
控制信号生成部，其向上述开关元件供给控制信号，并且
控制信号生成部不参照所述第1电容器的电压而生成所述控制信号。


2.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，
该电源电路还具备电压转换电路，该电压转换电路的输入部与所述斩波电路的输出部连接。


3.根据权利要求1或2所述的电源电路，其特征在于，
所...

【专利技术属性】
技术研发人员：年吉洋，芦泽久幸，森田将裕，
申请(专利权)人：国立大学法人东京大学，株式会社鹭宫制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP