[发明专利]压电振动能量采集电路

说明书

本发明公开一种压电振动能量采集电路，包括依次连接的压电元件、开关乘法升频电路、谐振电路、整流电路和储能电路，所述压电元件作为所述压电振动能量采集电路的输入端采集振荡能，所述储能电路的输出端作为所述压电振动能量采集电路的输出端。本电路通过采用开关乘法升频电路提高压电元件的输出频率，因此可以有效减小电路回路中需要的匹配电感，从而减小电路体积。

技术领域

本发明涉及压电能量采集领域，具体涉及一种压电振动能量采集电路。

背景技术

振动能是环境中普遍存在的一种能量形式，其振动能来源丰富，足以满足应用需求，通过微机电系统(MEMS)可以方便的将振动能转化为所需电能。根据发电原理不同，振动能量采集器可以分为静电式、电磁式与压电式，其中，压电式振动能量采集方法因为其机械转换系数高、不需要外接电源、适用MEMS技术，成为振动能量采集领域研究的重点之一。

压电元件或压电振动能量采集装置一般由带压电耦合材料的振荡结构构成，负载阻抗必须和“电源”(压电元件或压电振动能量采集装置)实现阻抗匹配，才能得到较高的功率，如果将“电源”直接和负载连接，由于压电元件的输出频率较低，在低频率条件(50Hz)下，如果对压电元件直接匹配，会因为压电材料的等效内部电容很小而导致所需的匹配电感非常大(万亨利)，因此，现有的压电振动能量采集电路的体积很大，给实际应用带来不变。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种压电振动能量采集电路，本电路通过采用开关乘法升频电路提高压电元件的输出频率，因此可以有效减小电路回路中需要的匹配电感，从而减小电路体积。本申请通过以下技术手段实现：

压电振动能量采集电路，包括依次连接的压电元件、开关乘法升频电路、谐振电路、整流电路和储能电路，所述压电元件作为所述压电振动能量采集电路的输入端采集振荡能，所述储能电路的输出端作为所述压电振动能量采集电路的输出端。

进一步地，所述开关乘法升频电路包括第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关和信号发生器，所述第一单刀双掷开关和所述第二单刀双掷开关的公共端分别与所述压电元件的两个出线端连接，所述第一单刀双掷开关的切换开关1的出线端与所述第二单刀双掷开关的切换开关2的出线端相连，所述第一单刀双掷开关的切换开关2的出线端与所述第二单刀双掷开关的切换开关1的出线端相连，所述第一单刀双掷开关和所述第二单刀双掷开关的开关控制端均与所述信号发生器的输出端连接且连接方式相同。

进一步地，所述信号发生器的输出信号为占空比1:1的高频方波信号。

进一步地，所述谐振电路包括相互连接的电容和电感，所述电容相对连接所述电感的另一端作为所述谐振电路的输入端与所述第一单刀双掷开关的切换开关1的出线端连接，所述电感相对连接所述电容的另一端作为所述谐振电路的输出端与所述整流电路的一个输入端连接，所述整流电路的另一个输入端与所述第一单刀双掷开关的切换开关2的出线端连接。

进一步地，所述谐振电路包括相互连接的电容和电感，所述电容相对连接所述电感的另一端作为所述谐振电路的一个输入端与所述第一单刀双掷开关的切换开关1的出线端连接，所述电感相对连接所述电容的另一端作为所述谐振电路的另一输入端与所述第一单刀双掷开关的切换开关2的出线端连接，所述电感两端作为所述谐振电路的输出端分别与所述整流电路的两个输入端连接。

进一步地，所述整流电路为全波整流电路。

进一步地，储能电路包括超级电容，所述超级电容的两端分别与所述整流电路的两个输出端连接，且所述超级电容的两端作为所述压电振动能量采集电路的输出端。