[发明专利]一种压电能量获取装置及其整流电路

说明书

技术领域

本申请涉及电子技术领域，特别涉及一种压电能量获取装置及其整流电路。

背景技术

压电能量获取装置是利用压电传感器将压电材料的机械能转换为电能的装置，在医疗设备、无线传感器网络节点设备等领域中具有广阔的应用前景。由于压电传感器的输出一般为交流电，而常用的模拟和数字电路是在直流电源下工作的，因此，压电能量获取装置中需要整流电路对压电传感器输出的交流电进行整流输出。

图1为现有技术中的压电能量获取装置的电路示意图。其中，并联的电流源Ip、电容Cp和电阻Rp是压电传感器的等效模型，将交流电V_fb输出至由二极管D1、D2、D3和D4构成的整流电路。图2为交流电V_fb与电流源Ip的波形图。如图2所示，在t₀～t₁、t₁～t_off、t_π～t₂和t₂～t₃期间，电容Cp分别处于反向放电状态、正向充电状态、正向放电状态和反向充电状态。由于电容Cp的充放电过程，所以一部分电荷和能量将在充电时存储在电容Cp中，而在电容Cp放电时被电阻Rp消耗，并没有输出至整流电路中。因此，现有技术中压电能量转换效率较低。例如，当电容Cp为25nF、电阻Rp为1MΩ且电流Ip的频率为100Hz时，整流电路的最大输出功率仅为压电传感器最大输出功率的8％。

此外，整流电路中二极管的结电压降落会进一步增大功率损耗，降低能量转换效率。例如，对于1V的交流输入信号，即使采用结电压较低的肖特基二极管，也会造成整流电路中20％的功率损耗。

由此可见，对于低电压输出的压电能量获取装置来说，如何提高电压和能量转换效率是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种压电能量获取装置及其整流电路，以便有效地提高电压转换效率和能量转换效率。

为解决上述技术问题，本申请提供一种压电能量获取装置的整流电路，包括第一PMOS管、第二PMOS管、第一有源二极管、第二有源二极管、第一可控开关管和第二可控开关管；

其中，所述第一PMOS管的漏极分别与所述第二PMOS管的栅极、所述第二有源二极管的阴极和所述第一可控开关管的第一端连接，并作为所述整流电路的第一输入端，源极分别与所述第二PMOS管的源极、所述第一可控开关管的第二端和所述第二可控开关管的第一端连接，并作为所述整流电路的第一输出端；所述第一有源二极管的阳极与所述第二有源二极管的阳极连接并接地，作为所述整流电路的第二输出端，阴极分别与所述第一PMOS管的栅极、所述第二PMOS管的漏极和所述第二可控开关管的第二端连接，并作为所述整流电路的第二输入端；

所述第一可控开关管和所述第二可控开关管在所述整流电路的输入电流过零点时导通，并在所述第一可控开关管和所述第二可控开关管所在支路的电流过零点时关断。

可选地，所述第一有源二极管包括第一NMOS管和第一放大器；

其中，所述第一NMOS管的源极与所述第一放大器的正相输入端连接，并作为所述第一有源二极管的阳极，漏极与所述第一放大器的反相输入端连接，并作为所述第一有源二极管的阴极；所述第一放大器的输出端与所述第一NMOS管的栅极连接。

可选地，所述第二有源二极管包括第二NMOS管和第二放大器；

其中，所述第二NMOS管的源极与所述第二放大器的正相输入端连接，并作为所述第二有源二极管的阳极，漏极与所述第二放大器的反相输入端连接，并作为所述第二有源二极管的阴极；所述第二放大器的输出端与所述第二NMOS管的栅极连接。

可选地，所述第一可控开关管和所述第二可控开关管为MOS管。

可选地，所述第一可控开关管和所述第二可控开关管为PMOS管。

本申请还提供了一种压电能量获取装置，包括如以上所述的压电能量获取装置中的整流电路。