[发明专利]基于并联同步开关电感电路的无线取能AC/DC变换器

说明书

本发明提供一种基于串联同步开关电感电路的无线取能AC/DC变换器，通过设置的正向电压跟随器、反向电压跟随器、正向开关电路、反向开关电路和整流桥组成了并联同步开关电感电路；正向开关电路通过正向电压跟随器输出的电流和压电材料的正向电流对电感所在回路进行正向开关控制；反向开关电路通过压电材料的反向电流对电感所在回路进行反向开关控制；避免了位移传感器和数字控制系统的使用，在对电路进行自功能的同时极大地简化了电路结构。

技术领域

本发明涉及交直流变换电路技术领域，具体而言，涉及一种基于并联同步开关电感电路的无线取能AC/DC变换器。

背景技术

目前，在能量管理电路中，串联同步开关电感电路、并联同步开关电感电路和同步电荷提取电路都使用到了控制开关，为保证电路能够正常工作，开关的动作时刻、闭合时间以及能量损耗需要满足以下三点要求：1)开关动作时间必须与压电材料机械振动保持同步；2)开关闭合的时间长短需要保持在半个LC谐振周期左右；3)开关的控制电路和实现形式应尽可能简单，能量损耗应尽可能小。

但是现有的研究中，控制开关的实现主要依赖于位移传感器和DSP、单片机等数字控制系统。通过传感器检测压电材料机械振动的位移，控制开关闭合的时刻；通过数字控制系统控制开关闭合时间的长短，能够很好的满足上述前两点的要求。但是，位移传感器和数字控制系统功率损耗一般远大于压电材料所能转换的电功率，需要提供额外的供能模块；同时，增加了能量管理电路的复杂程度和实现难度，利于能量管理电路和整个能量采集装置的小型化和实用化设计。因此需要提供一种方案以便于在对并联同步开关电感电路进行自供能控制的同时简化电路结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于并联同步开关电感电路的无线取能AC/DC变换器，用以实现在对并联同步开关电感电路进行自供能控制的同时简化电路结构的技术效果。

本发明提供了一种基于并联同步开关电感电路的无线取能AC/DC变换器，包括压电材料、正向电压跟随器、反向电压跟随器、正向开关电路、反向开关电路、电感、整流桥和负载模块；所述正向电压跟随器、所述整流桥和所述反向电压跟随器均与所述压电材料并联；所述负载模块包括并联的负载和平波电容；所述负载模块的第一端与所述整流桥的第一输出端连接；所述负载模块的第二端与所述整流桥的第二输出端连接；所述正向开关电路的第一输入端与所述正向电压跟随器连接；所述正向开关电路的第二输入端和控制端以及所述反向开关电路的第一输出端和控制端均与所述压电材料的正极连接；所述反向开关电路的第二输出端与所述反向电压跟随器连接；所述正向开关电路的输出端和所述反向开关电路的输入端均与所述电感的第一端连接；所述电感的第二端与所述压电材料的负极连接；所述正向开关电路通过所述正向电压跟随器输出的电流和所述压电材料的正向电流对电感所在回路进行正向开关控制；所述反向开关电路通过所述压电材料的反向电流对电感所在回路进行反向开关控制。

进一步地，所述正向电压跟随器包括第一电阻、第一二极管和第一电容；所述第一电阻的第一端与所述压电材料的正极连接；所述第一电阻的第二端与所述第一二极管的正极连接；所述第一二极管的负极与所述第一电容的第一端连接；所述第一电容的第二端与所述压电材料的负极连接。

进一步地，所述正向开关电路包括第一三极管、第二三极管、第二二极管、第三二极管；所述第一三极管的基极和所述第三二极管的正极均与所述压电材料的正极连接；所述第一三极管的发射极与所述第一二极管的负极连接；所述第一三极管的集电极与所述第二二极管的正极连接；所述第二二极管的负极与所述第二三极管的基极连接；所述第二三极管的集电极与所述第三二极管的负极连接；所述第二三极管的发射极与所述电感的第一端连接。

进一步地，所述第一电容的电容值为150pF；所述第一电阻的电阻值为100KΩ。

进一步地，所述平波电容的电容值为1uF；所述电感的电感值为10uH。