[发明专利]为无线传感器供电的压电电磁复合俘能器能量管理电路

说明书

本发明公开了为无线传感器供电的压电电磁复合俘能器能量管理电路。目前没有将压电、电磁俘能器的交流电整合为一路存储并为无线传感器高效供电的能量管理电路。本发明的压电俘能器能量收集电路对压电俘能器的交流电整流和稳压后转化为直流电；电磁俘能器能量收集电路将电磁俘能器的交流电经整流、滤波、二极管、升压稳压转化为直流电；压电、电磁俘能器能量收集电路的输出端分别经一个二极管接入超级电容正极；当超级电容两端电压高于复位门限时，能量感知接口电路为无线传感器供电，低于无线传感器的工作电压时切断超级电容与无线传感器的连接。本发明将压电、电磁俘能器的交流电整合为一路存储，且满足大部分无线传感器供电需要。

技术领域

本发明属于微能源装置领域，具体涉及一种可为无线传感器供电的压电电磁复合俘能器能量管理电路，该电路可满足现有大部分无线传感器的供电需求。

背景技术

随着无线传感器、微电子加工技术的飞速发展及各类低能耗元器件的涌现，基于振动俘能器的无线传感器供电技术得到了学者们的深入研究。根据振动俘能器的能量转化机制不同，主要分为压电式、电磁式、静电式和磁致伸缩式四种，其中，压电式和电磁式应用最为广泛。

压电电磁复合俘能机制相比单一俘能机制可以有效提高输出功率和能量转换效率。在外部振动激励作用下，压电电磁复合俘能器输出交流电。因该交流电能量较小，并且压电俘能器输出电信号具有高电压、低电流的特点，而电磁俘能器输出电信号具有低电压、高电流的特点，并不能直接被无线传感器所使用。因此，需要在俘能器和无线传感器之间建立高效的能量管理电路，将交流电转换为直流电，并稳定输出满足负载工作需要的电压。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种可为无线传感器供电的压电电磁复合俘能器能量管理电路，将压电端和电磁端的交流电首先转换为直流电，然后将两路电信号整合为一路，存储在超级电容中，为了保证超级电容积累足够多的能量来满足无线传感器的工作需要，设计了能量感知接口电路。

本发明通过以下技术方案实现：

本发明由压电俘能器能量收集电路、电磁俘能器能量收集电路、充电电路和能量感知接口电路组成。

所述的压电俘能器能量收集电路包括电容C₁、电容C₂、电容C₃、电容C₄、电感L₁和芯片U₁。芯片U₁的引脚V_in和CAP分别接电容C₁两端，引脚V_in和地之间串联接入电容C₂，引脚V_in2和地之间串联接入电容C₃，引脚SW接电感L₁一端，引脚V_OUT接电感L₁另一端及电容C₄的一端；电容C₄另一端接地；芯片U₁的引脚V_OUT输出电压V_YD，引脚GND接地；芯片U₁的型号为LTC3588-1时，引脚D₁接入引脚V_in2，引脚D₀接地；芯片U₁的型号为LTC3588-2时，引脚D0和D1均接入引脚V_in2。

所述的电磁俘能器能量收集电路包括四倍压整流模块、RC-π型滤波模块、肖特基二极管D₆和DC-DC升压稳压模块。