【技术实现步骤摘要】
一种压电振动能量采集的有源同步电荷提取电路
[0001]本专利技术属于压电振动能量采集
，具体涉及一种压电振动能量采集的有源同步电荷提取电路。
技术介绍
[0002]环境污染和能源短缺依旧是当今世界所面临的严峻问题。随着本世纪物联网技术的不断发展，无线传感网络在现实生活中得到了广泛的应用，但是目前大多数无线传感网络节点都是通过电池供电，而电池的能量有限，满足不了长期供电的需求，特殊场合更换不方便，为此研究人员开始从身边的环境获取能量并将其转换成电能来为无线传感网络节点提供电能。
[0003]而在诸多环境能量形式中，振动在自然界中是普遍存在的，而且不像太阳能、电磁能受到使用时间、服役环境等很多因素的限制。因此，振动能量俘获是目前研究最为广泛的一种低功耗电子设备自主供电技术。而压电式能量采集系统由于结构简单、不发热、无电磁干扰、无污染、容易加工等诸多优点而备受青睐。
[0004]对于压电式振动能量俘获系统来说，任一压电发电机输出的均是大电压、高阻抗、小电流的交流电，而且产生的电能较少，并不能直接为电子设备负...
【技术保护点】
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种压电振动能量采集的有源同步电荷提取电路，包括压电换能器（1）、整流桥电路（2）、峰值检测电路（3）、过零检测电路（4）、电感（5）、非门（6）、D触发器（7）、传输门控制电路（8）和同步电荷提取电路（9），其特征在于所述的压电换能器（1）与整流桥电路（2）相连，所述的整流桥电路（2）与峰值检测电路（3）、过零检测电路（4）和电感（5）相连，当峰值检测电路（3）检测到压电换能器（1）输出电压为最大峰值时输出信号V
U2
，输出信号V
U2
端与D触发器（7）相连，D触发器（7）收到信号V
U2
后输出信号V
U5
，D触发器（7）输出信号V
U5
端与传输门控制电路（8）和同步电荷提取电路（9）相连，在传输门控制电路（8）和同步电荷提取电路（9）收到D触发器（7）的输出信号V
U5
后，传输门控制电路（8）和同步电荷提取电路（9）与压电换能器（1）、整流桥电路（2）、电感（5）构成导通关系，通过L1电感（5）和L2电感与电容C
P
的谐振将电荷提取到同步电荷提取电路（9）中，当电荷提取完成后整流桥电路（2）输出信号V
U1
端的电压变为零，与整流桥电路（2）输出信号V
U1
端相连的过零检测电路（4）在检测到整流桥电路（2）输出信号V
U1
端的电压变为零时输出信号V
U3
，过零检测电路（4）输出信号V
U3
端与D触发器（7）相连，D触发器（7）在收到过零检测电路（4）输出信号V
U3
后控制传输门控制电路（8）和同步电荷提取电路（9）断开与压电换能器（1）、整流桥电路（2）、电感（5）的连接，实现与振动频率同步的电荷能量提取。2.根据权利要求1所述的一种压电振动能量采集的有源同步电荷提取电路，其特征在于所述的整流桥电路（2）包括PMOS管M1、PMOS管M2、NMOS管M3、NMOS管M4，所述的PMOS管M1的源级与PMOS管M2的源级相连，栅极与压电换能器（1）的输出端PZT1相连，漏极与压电换能器（1）的输出端PZT2相连，所述的PMOS管M2的源级与PMOS管M1的源级相连，栅极与压电换能器（1）的输出端PZT2相连，漏极与压电换能器（1）的输出端PZT1相连，所述的NMOS管M3的源级与NMOS管M4的源级相连，栅极与压电换能器（1）的输出端PZT1相连，漏极与压电换能器（1）的输出端PZT2相连，所述的NMOS管M4的源级与GND相连，栅极与压电换能器（1）的输出端PZT2相连，漏极与压电换能器（1）的输出端PZT1相连。3.根据权利要求1所述的一种压电振动能量采集的有源同步电荷提取电路，其特征在于所述的峰值检测电路（3）包括电容C1、电阻R5、电阻R6、电阻R7、NMOS管M6，所述的电容C1的一端与整流桥电路（2）输出信号为V
U1
的端口相连，另一端与电阻R5和电阻R6相连，所述的电阻R5另一端接GND，所述的电阻R6另一端与NMOS管M6的栅极相连，所述的NMOS管M6的源级接GND，漏极与电阻R7相连，所述的电阻R7一端与电源V
CC
相连，另一端与D触发器（7）的clk端相连，所述的峰值检测电路（3）检测压电换能器（1）是否到达输出最大电压，输出端输出信号为V
U2
。4.根据权利要求1所述的一种压电振动能量采集的有源同步电荷提取电路，其特征在于所述的过零检测电路（4）包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管D1、三极管Q1、NMOS管M5，所述的电阻R1的一端与整流桥电路（2）输出信号为V
U1
技术研发人员：施阁，童迪科，徐苴邴，常健，朋焱盛，陈君富，黄文杰，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：
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