[发明专利]一种用于压电能量收集的接口电路及其控制单元和方法

说明书

本发明提供了一种用于压电能量收集的接口电路，包括控制单元，用于在一适当时刻控制与所述压电元件的储能元件串联的开关导通并控制所述开关的导通时间，实现压电元件的正极电压和负极电压在所述开关导通时间内迅速翻转，实现偏置翻转，并进行压电能量收集。所述控制单元还用于通过根据正极电压和负极电压变化的半周期点时刻来控制所述开关导通，并导通一预设时间，和/或在正极电压或负极电压达到极值时来控制所述开关导通，在正极电压或负极电压上升到一预设电压值时，断开所述开关来控制所述导通时间，所述预设时间远小于正极电压和负极电压的变化周期，或所述预设电压值为所述接口电路的整流电压的分压，从而防止振荡，实现快速翻转，以提高能量收集效率的效果。

技术领域

本发明涉及压电能量收集领域，尤其涉及一种可用于实现并联电感同步开关收集(Parallel Synchronized Switch Harvesting on Inductor(P-SSHI))技术的压电能量收集的接口电路及其控制单元和方法。

背景技术

整流器接口电路的好坏是实现压电能量收集多少的关键。虽然采用P-SSHI技术的整流器比采用单纯二极管构成的整流器能够收集更多的能量，但是，目前P-SSHI功能的实现主要是采用分立元器件的板集设计和微控制单元(Microcontroller Unit(MCU))的辅助。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种可用于P-SSHI技术的压电能量收集的接口电路及其控制单元和方法。

依据本发明的一个方面，提供了一种用于压电能量收集的接口电路，包括控制单元，用于产生控制与所述压电元件的储能元件串联的开关导通并控制所述开关在一时间段内导通，而使得压电元件的正极电压和负极电压在所述开关导通的时间段内迅速翻转的导通控制信号，以最大化压电能量收集。

依据本发明上述方面的接口电路，其中所述控制单元还用于通过根据正极电压和负极电压的变化周期和/或根据正极电压或负极电压到达极值来设置所述开关导通的时刻；和/或在所述开关导通后一预设时间，将所述开关断开，和/或通过检测所述正极电压或负极电压的上升沿，在正极电压或负极电压上升到一预设电压值时，断开所述开关来控制所述导通的时间段；和/或所述预设电压值为所述经接口电路整流后电压的分压；和/或所述预设时间对应于储能元件与所述压电元件的等效电容的谐振周期的一半。

依据本发明上述方面的接口电路，其中所述控制单元包括比较装置，用于将正极电压和/或负极电压与所述经接口电路整流后的电压比较，以及与地电平相比较，以分别产生第一到第四控制信号中的一个或多个；和/或第一检测装置，用于通过所述第一到第四控制信号中的一个或多个来判断正极电压或负极电压处于上升沿，以给出第一检测信号和第二检测信号；第二检测装置，用于把处于上升沿的正极电压或负极电压与一预设电压值相比较，来检测正极电压或负极电压是否上升到该预设电压值，以获得第三检测信号；和/或第三检测装置，用于通过第三检测信号来确定正极电压和负极电压的翻转是否结束，以获得翻转检测信号；和/或导通控制信号产生装置，用于根据第一检测信号、第二检测信号和翻转检测信号来产生用于控制与储能元件串联的所述开关的导通控制信号。