[发明专利]一种基于MEMS振动能量采集器的无线传感器微电源

摘要

本发明公开了一种基于MEMS振动能量采集器的无线传感器微电源，包括：能量转换模块，用于实现环境振动能量向电能的转换，所述能量转换模块转换的电能传输至能量收集与存储模块；能量收集与存储模块，包括从能量转换模块获得能量的超低功耗芯片，实现电能的高效收集，并将能量转换模块转换的微弱电能源源不断提供给电池充电；以及升压模块，所述升压模块用于实现将能量收集与存储模块输出的信号进行升压至设定值。本发明将该微电源与待供能传感器二次集成，从而实现传感器的自供能。该设计进一步拓宽了振动能量采集器的应用范围，同时也为微传感器的自供能提供了契机。

主权项

1.一种基于MEMS振动能量采集器的无线传感器微电源，其特征是，包括：能量转换模块，用于实现环境振动能量向电能的转换，所述能量转换模块转换的电能传输至能量收集与存储模块；能量收集与存储模块，包括从能量转换模块获得能量的超低功耗芯片，实现电能的高效收集，并将能量转换模块转换的微弱电能源源不断提供给电池充电；以及升压模块，所述升压模块用于实现将能量收集与存储模块输出的信号进行升压至设定值；所述能量转换模块包括串联组成的2个完全相同的MEMS压电式振动能量采集器，转换的电能经外部电路全波整流接入到能量收集与存储模块；所述MEMS压电式振动能量采集器的两处改进为：用Si质量块代替传统的镍质量块，将Si梁做成T型梁，并将其与质量块加工成一体；所述MEMS压电式振动能量采集器还包括依次设置在Si梁上且与Si梁形状一致的下电极层、PZT压电层及上电极层；能量收集与存储模块采用超低功耗芯片BQ25504芯片，在其外部配置相应阻值的电阻、电感和电容，实现电能的高效收集，并将能量转换模块转换的微弱电能源源不断提供给锂电池充电，直至充满至3V；升压模块由TPS61020芯片及相应阻值的电阻、电感和电容组成，通过配置TPS61020的外接电阻实现输出电压为5V；所述能量收集与存储模块收集到的电能达到设定值时，升压模块开始启动，实现升压转换。