[发明专利]一种具有宽输出电压范围的电压同步翻转的自供电压电能量收集接口电路

说明书

本发明公开了一种具有宽输出电压范围的电压同步翻转的自供电压电能量收集接口电路，通过在电压同步翻转阶段插入两个谐振回路，提升压电能量收集接口电路输出电压范围，实现在宽电压范围高效压电能量收集的目的。一种具有宽输出电压范围的电压同步翻转的自供电压电能量收集接口电路由全桥电路、三极管、电容和电感组成。

技术领域

本发明主要涉及一种具有宽输出电压范围的电压同步翻转的自供电压电能量收集接口电路。

背景技术

由于压电发电机固有的输出阻抗特性，需要使用专用的接口电路。典型的同步开关电感技术能有效地降低压电发电机输出电荷在整流过程中的浪费，提升负载的输出功率。其主要的工作原理是在当压电发电机输出电流过零点或者输出电压峰值附近短暂关闭同步开关，使用由外部电感与压电发电机内部电容构成的谐振腔收集本会被浪费的电荷，从而增加从压电发电机至负载的功率。然而，典型的同步开关电感技术存在一个缺点：当接口电路的输出整流电压过高时，负载可能不能获得来自压电发电机的功率，致使输出电压的运行范围较窄。这种负载收集不到功率的情况时常发生在振动变化的激励条件下。因此，需要设计一种具有宽输出电压范围的高效压电能量收集接口电路，即使在整流电压很高的情况下也能够实现具有电压同步翻转的高效压电能量收集。

发明内容

针对上述问题，提出了一种具有宽输出电压范围的电压同步翻转的自供电压电能量收集接口电路。解决方案为：一种具有宽输出电压范围的电压同步翻转的自供电压电能量收集接口电路，其特征在于：包括全桥电路、三极管、电容和电感；压电发电机与所述电感串联接入所述全桥电路的交流输入端；所述全桥电路的直流输出端连接滤波电容和负载电阻；所述全桥电路由四个二极管组成；所述的二极管既可以为无源二极管，也可以为有源二极管；所述的三极管包括两个NPN管Q₁和Q₃和两个PNP管Q₂和Q₄；所述的电容为电容C₁；所述的三极管与所述的电容构成检测电路，既可以检测压电发电机输出电压峰值，也可以检测所述电感电流的峰值。所述NPN管Q₃和PNP管Q₄作为同步开关分别跨接在所述全桥电路中二极管D₃和二极管D₄的两端；所述全桥电路的交流输入的一端与所述电感的一端连接；所述电感的另一端与压电发电机的一端连接，并连接至NPN管Q₁的基极和PNP管Q₂的基极；所述的NPN管Q₁的发射极和所述的PNP管Q₂的发射极相连后与所述的电容C₁的一端相连；所述的电容C₁的另一端与压电发电机的另一端相连；所述NPN管Q₁的集电极与所述的PNP管Q₄的基极相连；所述PNP管Q₂的集电极与所述的NPN管Q₃的基极相连；所述NPN管Q₃的集电极与所述全桥电路直流输出端相连；所述PNP管Q₄的集电极与地相连；所述NPN管Q₃的发射极和PNP管Q₄的发射极相连，连接至所述的电容C₁的另一端。

本发明提出的一种具有宽输出电压范围的电压同步翻转的自供电压电能量收集接口电路，其优点在于：

1.电路简单；

2.宽输出电压范围；

3.自供电。

附图说明

图1是本发明公开的具有宽输出电压范围的电压同步翻转的自供电压电能量收集接口电路；

图2是本发明公开的具有宽输出电压范围的电压同步翻转的自供电压电能量收集接口电路工作在P-SSHI模式下的关键波形示意图；

图3是本发明公开的具有宽输出电压范围的电压同步翻转的自供电压电能量收集接口电路工作在S-SSHI模式下的关键波形示意图；