[发明专利]一种压电振动能采集电路

说明书

本发明公开了一种一种压电振动能采集电路，特点是包括正峰值检测模块、负峰值检测模块、压电片、电感、第一二极管、PMOS管、储能电容和负载，压电片的一端、正峰值检测模块的正极、负峰值检测模块的负极及PMOS管的栅极连接，压电片的另一端、正峰值检测模块的负极、电感的一端、负峰值检测模块的正极及PMOS管的漏极连接，正峰值检测模块的输出端、负峰值检测模块的输出端、电感的另一端及第一二极管的正极连接，第一二极管的负极、储能电容的正极及负载的一端连接，PMOS管的源极、储能电容的负极及负载的另一端均接地；优点是通过偏置翻转技术和同步电荷提取电路的融合，不但降低了输出功率受负载的影响，而且有效提高能量采集效率。

技术领域

本发明涉及一种能量采集电路结构，尤其是一种压电振动能采集电路。

背景技术

压电式振动能量采集是一种利用压电材料的压电效应，对环境中的振动能进行采集的方法，由于压电片的输出电压是交流信号，而一般的电子设备是由直流电源供电的，因此，在压电片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压到直流电压的转变。

现有的电路设计一般采用偏置翻转技术和串联同步开关电感电路融合的方法，但串联同步开关电感电路的输出功率受负载影响大，导致能量采集的效率低下。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能量采集效率较高的压电振动能采集电路，而且能够降低输出功率受负载的影响。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种压电振动能采集电路，包括正峰值检测模块、负峰值检测模块、压电片、电感、第一二极管、PMOS管、储能电容和负载，所述的压电片的一端、所述的正峰值检测模块的正极、负峰值检测模块的负极及所述的PMOS管的栅极连接，所述的压电片的另一端、所述的正峰值检测模块的负极、所述的电感的一端、所述的负峰值检测模块的正极及所述的PMOS管的漏极连接，所述的正峰值检测模块的输出端、所述的负峰值检测模块的输出端、所述的电感的另一端及所述的第一二极管的正极连接，所述的第一二极管的负极、所述的储能电容的正极及所述的负载的一端连接，所述的PMOS管的源极、所述的储能电容的负极及所述的负载的另一端均接地。

所述的正峰值检测模块包括第一PNP管、第一NPN管、第二二极管和第一电容，所述的负峰值检测模块包括第二PNP管、第二NPN管、第三二极管和第二电容，所述的压电片的一端、所述的第二电容的一端、所述的第二NPN管的发射极、所述的第一NPN管的集电极、所述的第一PNP管的基极及所述的第二二极管的正极连接，所述的压电片的另一端、所述的第三二极管的正极、所述的第二PNP管的基极及所述的第一电容的一端连接，所述的第二电容的另一端、所述的第三二极管的负极及所述的第二PNP管的发射极连接，所述的第二PNP管的集电极与所述的第二NPN管的基极连接，所述的第二NPN管的集电极、所述的第一二极管的正极及所述的第一NPN管的发射极连接，所述的第一NPN管的基极与所述的第一PNP管的集电极连接，所述的第一PNP管的发射极、所述的第二二极管的负极及所述的第一电容的另一端连接。以压电片的一端作为第1引脚，以压电片的另一端作为第2引脚，在正半周期，压电片的第1引脚上的电压高于第2引脚上的电压，此时PMOS管关断，当压电片的两端的电压达到峰值时，第一NPN管导通，从而导致电感和压电片形成一个回路，经过1/2个LC振荡周期，压电片内部寄生电容上积累的电荷通过电感完成翻转；在负半周期，压电片的第1引脚上的电压低于第2引脚上的电压，此时PMOS管导通，当压电片的两端的电压达到峰值时，第二NPN管导通，从而导致电感和压电片形成一个回路，经过1/4个LC振荡周期，压电片内部寄生电容上积累的电荷就会转移到电感上，同时完成从了电能向磁能的转换，电荷转移完成后，电感上的电流达到最大值，由于压电片内部寄生电容上的电荷全部释放，压电片两端的电压下降为零，导致第二NPN管关断，即原先的回路断开，此时电感、第一二极管、储能电容和负载构成一个回路，电感上的电流通过第一二极管流向储能电容和负载，完成了磁能向电能的转换，从而实现了压电振动能提取。