基于压电振动能采集的电源管理电路制造技术

技术编号：39847634 阅读：8 留言：0更新日期：2023-12-29 16:45

本发明专利技术公开了一种基于压电振动能采集的电源管理电路，包括：压电换能器，一端与开关与储能模块连接，另一端接地；开关与储能模块，与电感的两端连接，电压输出端与负载连接；检测与采集控制模块，分别与压电换能器未接地的一端连接

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【技术实现步骤摘要】
基于压电振动能采集的电源管理电路

[0001]本专利技术属于电路设计
，具体涉及一种基于压电振动能采集的电源管理电路
。

技术介绍

[0002]压电振动能量采集是利用压电材料压电效应，对环境中机械振动能进行采集的方法
。
由于压电换能器输出的是交流信号，而电子设备一般依赖直流电源供电，因此，在压电换能器和电子设备之间需要一个接口电路，通过接口电路实现交流电到直流电的转变
。
但是不同的压电换能器
、
振动条件
、
接口电路都会影响压电换能器电能转换效率，对于固定的压电换能器和接口电路，采集电路输出的功率与振动条件以及接口电路的阻抗匹配特性相关
。
[0003]因此，急需设计一种电路以便能以最大的功率收集压电换能器的压电能量
。

技术实现思路

[0004]为了解决相关技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于压电振动能采集的电源管理电路
。
本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0005]本专利技术提供一种基于压电振动能采集的电源管理电路，包括：
[0006]压电换能器
、
开关与储能模块
、
电感和检测与采集控制模块；
[0007]所述压电换能器，一端与所述开关与储能模块连接，另一端接地；
[0008]所述开关与储能模块，与所述电感的两端连接，以及电压输出端与待供电负载连接；
[0009]所述检测

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于压电振动能采集的电源管理电路，其特征在于，包括：压电换能器
、
开关与储能模块
、
电感和检测与采集控制模块；所述压电换能器，一端与所述开关与储能模块连接，另一端接地；所述开关与储能模块，与所述电感的两端连接，以及电压输出端与待供电负载连接；所述检测与采集控制模块，第一个输入端和第二个输入端均分别与所述压电换能器未接地的一端连接，第三个输入端和所述第四个输入端分别与所述电感两端连接，第五个输入端与所述开关与储能模块的电压输出端连接，第六个输入端接入基准电压，输出端与所述开关与储能模块的输入端连接；所述检测与采集控制模块用于通过控制所述开关与储能模块中不同开关管的工作状态和所述电感的充电状态，控制所述压电换能器的电压翻转，并对所述压电换能器进行最大功率采集，在所述压电换能器的电压翻转后，对所述压电换能器进行采样，采样
1/4
个振动周期后，得到最大功率点电压，采样结束后进行最大功率采集压电振动能，通过
Buck
‑
Boost
转换将所述压电换能器的输出电压维持在最大功率点电压水平，同时维持所述输出电压在基准电压水平
。2.
根据权利要求1所述的基于压电振动能采集的电源管理电路，其特征在于，所述开关与储能模块包括：第一开关管，第一端与所述压电换能器未接地的一端连接，第二端与所述检测与采集控制模块的输出端
CK1
连接，第三端与所述电感的一端连接；第二开关管，第一端与所述压电换能器未接地的一端连接，第二端与所述检测与采集控制模块的输出端
CK2
连接，第三端与所述电感的另一端连接；第三开关管，第一端与所述检测与采集控制模块的输出端
CK3
连接，第二端与储能元件的一端连接，第三端与所述第二开关管的第三端连接；所述储能元件，未与所述第三开关管连接的一端接地；第四开关管，第一端与所述检测与采集控制模块的输出端
CK4
连接，第二端与所述第二开关管的第三端连接，第三端接地；第五开关管，第一端与所述检测与采集控制模块的输出端
CK5
连接，第二端与所述第三开关管的第二端连接，第三端与所述第一开关管的第三端连接；第六开关管，第一端与所述检测与采集控制模块的输出端
CK6
连接，第二端与所述第一开关管的第三端连接，第三端接地；第七开关管，第一端与所述检测与采集控制模块的输出端
CK7
连接，第二端与所述第六开关管的第二端连接，第三端与输出电容
C
OUT
的一端连接；所述输出电容
C
OUT
，未与所述第七开关管连接的一端接地
。3.
根据权利要求2所述的基于压电振动能采集的电源管理电路，其特征在于，所述第一开关管或所述第二开关管，包括：传输门和反相器；所述传输门的控制输入端与所述反相器的输入端连接，所述传输门的反相控制输入端与所述反相器的输出端连接；其中，所述传输门的数据输入端为所述第一开关管或所述第二开关管的第一端，所述传输门的数据输出端为所述第一开关管或所述第二开关管的第三端，所述传输门的控制输入端为所述第一开关管或所述第二开关管的第二端
。4.
根据权利要求2所述的基于压电振动能采集的电源管理电路，其特征在于，所述检测与采集控制模块包括：
检测与翻转控制模块，第一输入端与所述压电换能器未接地的一端连接，第二输入端和第三输入端分别与所述电感的两端连接，第一输出端和第二输出端与逻辑控制模块的第一输入端和第二输入端连接；最大功率采集与电压调节模块，第一输入端与所述检测与翻转控制模块的第三输出端连接，第二输入端与所述压电换能器未接地的一端连接，第三输入端与所述输出电容
C
OUT
未接地的一端连接，第四输入端接入基准电压，第一输出端
、
第二输出端
、
第三输出端和第四输出端分别与所述逻辑控制模块的第三输入端
、
第四输入端
、
第五输入端和第六输入端连接；所述逻辑控制模块，第一输出端
CK1
与所述第一开关管的第二端连接，第二输出端
CK2
与所述第二开关管的第二端连接，第三输出端
CK3

【专利技术属性】
技术研发人员：王修登，钱利波，朱樟明，过伟，励勇远，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：

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