[发明专利]一种基于振动能量的供电装置

说明书

本发明公开了一种基于振动能量的供电装置，属于电子电路领域，包括：N个交流信号源，交流信号源内含压电材料，用于将环境中的振动能量转换为交流电信号；N个倍压整流电路，输入端分别与N个交流信号源相连，用于将各交流信号源输出的交流电信号进行倍压放大并整流为直流电信号；滤波储能电路，N个倍压整流电路的输出端并联后与其输入端相连，其用于抑制直流电信号的纹波后进行存储；稳压输出电路，其输入端与滤波储能电路的输出端相连，输出端用于连接负载，其用于将滤波储能电路存储的直流电能量转换为大小可调节且稳定的直流电压，对所连接的负载供电。本发明能够收集环境中的振动能量，并有效地利用所收集的振动能量为负载供电。

技术领域

本发明属于电子电路领域，更具体地，涉及一种基于振动能量的供电装置。

背景技术

环境中存在许许多多振动能量和压力能量，压电材料可以将环境中的振动能量转换为交流电能量，实现对这些振动能量的收集。但是，由于环境中的振动能量十分微弱，相应地，经压电材料转换得到交流电信号也十分微弱，并不能直接用于为负载供电。为了收集振动能量并加以利用，已有研究人员提出了经典的能量回收电路，同步电荷提取电路，并联电感同步收集电路。

经典的能量回收电路主体是一个桥式整流电路，整流后对储能电容进行直接充电，然后外接负载使用。由于储能电容和负载直接相连，负载改变时系统的功率会受到很大的影响。同步电荷提取电路和并联电感同步收集电路，在传统的桥式整流电路的基础上，通过开关周期性控制，相比传统回收电路，减小了负载对系统功率的影响，而且系统的工作功率也更高。但需要引入脉冲控制，加大了系统的复杂性，不适宜做自供电电路。

总体而言，现有的用于回收环境中振动能量的电路结构，并不能有效地利用所收集的振动能量为负载供电。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于振动能量的供电装置，其目的在于，收集环境中的振动能量，并有效地利用所收集的振动能量为负载供电。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于振动能量的供电装置，包括：N个交流信号源、N个倍压整流电路、滤波储能电路和稳压输出电路；N为正整数；

交流信号源内含压电材料，用于将环境中的振动能量转换为交流电信号；

N个倍压整流电路的输入端分别与N个交流信号源相连，用于将各交流信号源输出的交流电信号进行倍压放大并整流为直流电信号；

N个倍压整流电路的输出端并联后，与滤波储能电路的输入端相连；滤波储能电路用于抑制直流电信号的纹波后对直流电能量进行存储；

稳压输出电路的输入端与滤波储能电路的输出端相连，输出端用于连接负载；稳压输出电路用于将滤波储能电路存储的直流电能量转换为大小可调节且稳定的直流电压，对所连接的负载供电。

本发明利用压电材料将环境中的振动能量转换为交流电信号，之后依次进行倍压整流和滤波储能，实现了振动能量的收集，并缓解了转换得到交流电信号微弱的问题；在此基础上，本发明利用稳压输出电路对滤波储能电路存储的直流电信号能量转换为大小可调节且稳定的直流电压，再对所连接的负载供电，避免了负载直接与滤波储能电路相连接，从而能够减小负载发生改变时对系统功率的影响；此外，本发明直接利用稳压输出电路对提供给负载的电压进行调节，不依赖于开关信号的控制，有效降低了系统的控制复杂度。总体而言，本发明所提供的基于振动能量的供电装置，能够为负载提供稳定的合适大小的电压，在负载发生变化时，系统功率受影响较小，且系统控制复杂度低，能够有效利用所收集的振动能量为负载供电。

进一步地，稳压输出电路包括：稳压芯片、电阻R4和电阻R5；

稳压芯片为LM系列的稳压芯片，其输入端与滤波储能电路的正极相连接；