电源电路和振动发电装置制造方法及图纸

一种向外部负载输出从振动发电元件输入的电力的电源电路，其具备：负半波整流电路，其将从振动发电元件输入的交流电力半波整流为负电压输出；反转斩波电路，其将从负半波整流电路输出的负电压输出反转为正电压输出后进行输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电源电路和振动发电装置
本专利技术涉及电源电路和振动发电装置。
技术介绍
作为从环境振动获取能量的能量获取技术之一，已知使用作为MEMS(MicroelectromechanicalSystems：微电机系统)振动元件的振动发电元件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，当使振动发电元件按照环境振动的频率振动时，产生与该频率相等的交流电力。因此，提出了一种振动发电装置，其组合了振动发电元件和电源电路，该电源电路将振动发电元件产生的交流电力变换为适合于使用的电压的直流或交流(例如参照专利文献1)。在专利文献1中，在静电电容型的振动发电元件发出的交流电力的整流(从交流向直流的变换)中，使用了普通的二相全波整流电路作为整流电路。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
专利技术要解决的问题环境振动的振动能量是微弱的，因此要求高效地将环境振动变换为电能的电源电路和振动发电装置。用于解决问题的手段第一方式的电源电路向外部负载输出从振动发电元件输入的电力，其具备：负半波整流电路，其将从上述振动发电元件输入的交流电力半波整流为负电压输出；反转斩波电路，其将从上述负半波整流电路输出的上述负电压输出反转为正电压输出并输出。优选第二方式的电源电路在第一方式的电源电路中，还具备电压变换电路，该电压变换电路将从上述反转斩波电路输出的上述正电压输出进行电压变换后输出到上述外部负载。优选第三方式的电源电路在第一或第二方式的电源电路中，还具备第一电容器，该第一电容器的一端与上述负半波整流电路的输出部连接，另一端接地，积蓄从上述负半波整流电路输出的上述负电压输出，并输出到上述反转斩波电路。优选第四方式的电源电路在第三方式的电源电路中，还具备第二电容器，该第二电容器的一端与上述负半波整流电路的输出部连接，另一端接地，积蓄从上述反转斩波电路输出的上述正电压输出。优选第五方式的电源电路在第三或第四方式的电源电路中，还具备控制电路，当上述第一电容器的上述一端的电压成为第一基准负电压时，上述控制电路将用于控制上述反转斩波电路中的斩波定时的开关元件接通，当上述第一电容器的上述一端的电压成为相比于第一基准负电压靠向正侧的第二基准负电压时，上述控制电路将用于控制上述反转斩波电路中的斩波定时的开关元件断开。优选第六方式的电源电路在第五方式的电源电路中，上述控制电路具备：齐纳二极管，其阳极朝向上述第一电容器的上述一端地配置在上述第一电容器的上述一端与上述另一端之间；电阻元件，其配置在上述第一电容器与上述齐纳二极管之间；以及分压器，其配置在上述第一电容器的上述一端与上述另一端之间，对上述第一电容器的上述一端的电压和上述第一电容器的上述另一端的电压进行分压，上述控制电路根据在上述齐纳二极管的两端施加的电压与上述分压器的输出电压之间的高低的比较结果来接通和断开上述开关元件。优选第七方式的电源电路在第六方式的电源电路中，上述电阻元件的一端与上述第一电容器的上述一端连接，另一端与上述齐纳二极管的上述阳极连接，上述齐纳二极管的阴极与上述第一电容器的上述另一端连接。优选第八方式的电源电路在第六或第七方式的电源电路中，上述控制电路具备比较电路、输入侧反馈电阻、输出侧反馈电阻，向上述比较电路的第一输入输入上述齐纳二极管的上述阳极的电压，向上述比较电路的第二输入经由上述输入侧反馈电阻输入上述分压器的上述输出电压，并且经由上述输出侧反馈电阻输入上述比较电路的输出，上述控制电路根据上述比较电路的输出来接通和断开上述开关元件。第九方式的振动发电装置具备：第一至第八方式中的任意一方式的电源电路；以及振动发电元件，其向上述电源电路供给电力。优选第十方式的振动发电装置在第九方式的振动发电装置中，上述振动发电元件的形成了具有负电荷的驻极体的电极与上述电源电路的上述负半波整流电路的输入部连接，并且没有形成驻极体的电极与上述电源电路中的接地连接，或者上述振动发电元件的没有形成驻极体的电极与上述电源电路的上述负半波整流电路的输入部连接，并且形成了具有正电荷的驻极体的电极与上述电源电路的接地连接。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变换为电能。附图说明图1是表示本专利技术第一实施方式的电源电路50和振动发电装置100的概要结构的示意图。图2是说明振动发电装置100具备的振动发电元件10的概要的图。图3是说明振动发电元件10的动作原理的图。图4将使用负半波整流电路20时的发电输出与使用全波整流电路时的发电输出进行比较。图5表示反转斩波电路30的输入部P1的电压VP1的时间变化的图。图6是表示本专利技术第二实施方式的电源电路50a和振动发电装置100a的概要结构的示意图。图7是说明振动发电装置100a具备的振动发电元件10a的概要的图。具体实施方式(第一实施方式)以下，参照附图说明本专利技术的第一实施方式。图1是表示本专利技术第一实施方式的电源电路50和振动发电装置100的概要结构的示意图。振动发电装置100具备通过环境振动发出交流电力的振动发电元件10、以及作为电源取得发出的交流电力的电源电路50。电源电路50具备只输出从振动发电元件10输入的电力中的负电压的分量的负半波整流电路20、将来自负半波整流电路20的负电压的电力变换为正电压的反转斩波电路30。电源电路50还可以具备将来自反转斩波电路30的正电压的电力变换为预定的正电压的电力的电压变换电路40。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式发电元件(驻极体式发电元件)，参照图2说明其概要。振动发电元件10具备作为可动电极的第一电极11、作为固定电极的第二电极12。作为一个例子，第一电极11是具备2条梳齿部分15的梳齿电极，作为一个例子，第二电极12是具备3条梳齿部分16的梳齿电极。第一电极11的梳齿部分15和第二电极12的梳齿部分16在图中的Z方向上具有预定的厚度，并且在它们咬合的部分与另一方的电极相互相向。例如，能够将第一电极11和第二电极12制造为以硅为基材的MEMS构造体。对第二电极12的梳齿部分16中的与第一电极11的梳齿部分15相向的面的表面区域17，实施公知的带电处理(例如日本特开2014-049557号公报所记载的带电处理)，由此形成具有负电荷的驻极体。通过形成驻极体，第二电极12的梳齿部分16半永久性地带电。结果，在与形成了驻极体的电极相向的第一电极11的梳齿部分15，感应出与形成了驻极体的电极特性相反的、即正的感应电荷。通过绝缘性的支持框13固定地保持第二电极12。另一方面，通过保持部14(电极保持部14a、连结部14b、固定部14c)将第一电极11保持为相对于支持框13在图中的上下方向(X方向)上振动。保持部14由以下构成：保持第一电极11的电极保持部14a、固定在支持框13的固定部14c本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电源电路，其向外部负载输出从振动发电元件输入的电力，其特征在于，具备：/n负半波整流电路，其将从上述振动发电元件输入的交流电力半波整流为负电压输出；以及/n反转斩波电路，其将从上述负半波整流电路输出的上述负电压输出反转为正电压输出后进行输出。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180531 JP 2018-1054351.一种电源电路，其向外部负载输出从振动发电元件输入的电力，其特征在于，具备：
负半波整流电路，其将从上述振动发电元件输入的交流电力半波整流为负电压输出；以及
反转斩波电路，其将从上述负半波整流电路输出的上述负电压输出反转为正电压输出后进行输出。


2.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，
上述电源电路还具备电压变换电路，该电压变换电路将从上述反转斩波电路输出的上述正电压输出进行电压变换后输出到上述外部负载。


3.根据权利要求1或2所述的电源电路，其特征在于，
上述电源电路还具备第一电容器，该第一电容器的一端与上述负半波整流电路的输出部连接，另一端接地，积蓄从上述负半波整流电路输出的上述负电压输出，并输出到上述反转斩波电路。


4.根据权利要求3所述的电源电路，其特征在于，
上述电源电路还具备第二电容器，该第二电容器的一端与上述负半波整流电路的输出部连接，另一端接地，积蓄从上述反转斩波电路输出的上述正电压输出。


5.根据权利要求3或4所述的电源电路，其特征在于，
上述电源电路还具备控制电路，当上述第一电容器的上述一端的电压成为第一基准负电压时，上述控制电路将用于控制上述反转斩波电路中的斩波定时的开关元件接通，当上述第一电容器的上述一端的电压成为相比于第一基准负电压靠向正侧的第二基准负电压时，上述控制电路将用于控制上述反转斩波电路中的斩波定时的开关元件断开。


6.根据权利要求5所述的电源电路，其特征在于，
上述控制电路具备：
齐纳二极管，其阳极朝向上述第一电容器的上述一端地配置在上述第一...

【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