[发明专利]一种无桥式自供电双电感多输入压电-电磁混合能量采集电路

说明书

本发明公开了一种无桥式自供电双电感多输入压电‑电磁混合能量采集电路,包括压电换能器、峰值检测电路、电感、续流二极管、储能电容、电磁线圈、开关电路、整流电路、振荡器，所提出的电路采用了电磁升压与双电感倍压整流的方案，减小了传统整流桥中二极管的使用，降低了损耗，同时，在较低电压输入时，电磁能量实现boost升压，实现任意相位差的压电‑电磁能量同时提取，并且振荡器的供能采用电磁模块单独完成，解决了在外界无振动时，对振荡器供能不能自动关断的问题。

技术领域

本发明属于复合能量采集技术领域，具体涉及一种无桥式自供电双电感多输入压电-电磁混合能量采集电路。

背景技术

无线传感网络可以实时检测环境中的信息，为人体健康检测、环境状况检测等应用带来了丰富的便利，但是无线传感网络的供能一般采用化学电池，这些电池笨重、昂贵、而且需要反复充电，传统化学电池的诸多不便给无线传感网络设备的普及带来了巨大的挑战，值得一提的是，由于环境中具有丰富的振动能量，因此采集环境中的能量为低功耗电子器件供电， 以代替无线传感节点中数百万节干电池受到了广泛的关注。

压电能量采集器能够将外界的振动能转化为电能，但是压电能量采集器输出的是交流电，并且采集到的电能会随着环境不断的变化，这就意味采集到的能量不能直接为负载电路供电，因此压电能量采集器与负载之间需要一个采集接口电路，压电式最简单的电路接口电路是标准直流电路，该电路由一个整流桥和一个存储电容组成， 由于储能电容的电压会限制压电片输出电压的大小，因此标准直流电路的采集效率极低。 为了进一步提高能量采集效率，研究人员根据峰值检测开关位置的不同提出了开关放于整流桥后面的同步电荷提取电路(SECE)，开关放于整流桥前的并联同步开关电路(P-SSHI)、串联同步开关电路(S-SSHI，而后，许多学者在这些策略的基础上进行了改进，SECE电路在压电能量收集领域应用广泛，它的特点是输出性能理论上与负载无关， 并且输出功率是标准直流电路的400%，而且大多数时候，环境中的能量转换形式并不单一，多输入、多源环境能量采集技术可以增加能量采集的稳定性，具有广阔的应用前景 在实际运用的场合中，需要多输入、多转化机制能量采集的情况逐渐增加，电磁采用线圈内部的等效电感升压可以显著减小电路的体积，同时压电复用电感的结构，可以极大的减少电路的体积， 减少器件的实用，本发明基于此提出了一种多输入压电-电磁混合能量采集电路，该电路采用共享双电感方案和倍压整流结构，减少了二极管的使用，降低了导通损耗，此外，与标准能量采集电路相比，一种无桥式自供电双电感多输入压电-电磁混合能量采集电路具有更高的能量采集效率，实现了压电与电磁同时提取, 该电路可以将低幅值电压的电磁能量升高并储存到储能电容中，同时，采用电磁单独为振荡器供能的方式，减少了对储能电容电量的损耗，极大的增加了电路的实用性。

发明内容

本发明的目的：一种无桥式自供电双电感多输入压电-电磁混合能量采集电路,实现了任意相位差的压电-电磁能量同时提取，并且振荡器的供能采用电磁模块单独完成，解决了在外界无振动时，对振荡器供能不能自动关断的问题。