[发明专利]一种应用于压电能量采集接口的最大功率点追踪电路

权利要求书

1.一种应用于压电能量采集接口的最大功率点追踪电路，其特征在于，包括压电能量采集接口模块、时间-电压转换模块、两级采样保持模块、比较器U₀和DAC转换模块；所述压电能量采集接口模块与压电片模型PZT电连接；

采集所述压电能量采集接口模块的能量输出时间T_har，通过所述时间-电压转换模块将能量输出时间T_har转换为电压信号V_har；

通过所述两级采样保持模块采样当前周期下的电压信号一以及相对于当前周期下的上一周期的电压信号二；将两个电压信号输入至比较器U₀中进行比较，以获取调整信号V_PM；

通过爬山算法对调整信号V_PM进行运算处理，输出控制信号数组至DAC转换模块；所述DAC转换模块将所述控制信号数组转换为预偏置电压V_init；

所述压电能量采集接口模块包括开关一S_A、开关二S_B、开关三S_C、开关四S_D、开关五S_X、开关六S_Y、开关七S_N、开关八S_P和电感L；所述电感L的一端并联连接有开关一S_A、开关三S_C和开关五S_X，所述电感L的另一端并联连接有开关二S_B、开关四S_D和开关六S_Y；所述开关一S_A和开关二S_B远离电感L的一端连接有储能装置Bat，所述开关三S_C和开关四S_D远离电感L的一端接地；所述开关五S_X通过开关七S_N接地，所述开关六S_Y通过开关八S_P接地，所述开关五S_X和开关七S_N的连接端与压电片模型PZT的一端连接，所述开关六S_Y和开关八S_P的连接端与压电片模型PZT的另一端连接；

所述时间-电压转换模块包括场效应管一M₁、场效应管二M₂、固定电流源I_bias、控制开关一S_har和电容二C_har；所述场效应管一M₁和场效应管二M₂的源极连接，作为电源输入端；所述场效应管一M₁的栅极及其漏极和场效应管二M₂的栅极相互连接，且所述场效应管一M₁的栅极及其漏极和场效应管二M₂的栅极的连接端与固定电流源I_bias连接；所述场效应管二M₂的漏极通过串联连接的控制开关一S_har和电容二C_har接地，所述控制开关一S_har和电容二C_har的连接端作为电压信号V_har的输出端；

所述两级采样保持模块包括运算放大器一U₁、运算放大器二U₂、时序控制开关单元一S_SH、时序控制开关单元二S_SHR、电容三C_SH和电容四C_SHR；所述运算放大器一U₁的正相输入端与电压信号V_har的输出端连接，所述运算放大器一U₁的反相输入端与其输出端连接，所述运算放大器一U₁的输出端通过时序控制开关单元一S_SH与电容三C_SH的一端连接，所述电容三C_SH的另一端接地；所述时序控制开关单元一S_SH与电容三C_SH的连接端与运算放大器二U₂的正相输入端连接，所述运算放大器二U₂的正相输入端与比较器U₀的一输入端连接，所述运算放大器二U₂的反相输入端与其输出端连接，所述运算放大器二U₂的输出端通过时序控制开关单元二S_SHR与电容四C_SHR的一端连接，所述电容四C_SHR的另一端接地，所述时序控制开关单元二S_SHR与电容四C_SHR的连接端与比较器U₀的另一输入端连接；

所述时序控制开关单元一S_SH包括运算放大器三U₃、控制开关三S_SH3、控制开关四S_SH4和控制开关五S_SHB；所述控制开关三S_SH3的一端与运算放大器一U₁的输出端连接，所述控制开关三S_SH3的另一端分别与控制开关四S_SH4和控制开关五S_SHB的一端连接，所述控制开关四S_SH4的另一端与运算放大器三U₃的正相输入端连接，所述控制开关四S_SH4和运算放大器三U₃的连接端与电容三C_SH连接；所述运算放大器三U₃的反相输出端与其输入端连接，所述运算放大器三U₃的输出端与控制开关五S_SHB的另一端连接；

所述DAC转换模块包括复位开关RST、参考电容C₀、运算放大器四U₄以及数量与控制信号数组中数据个数一致的电荷分配单元S_Q；所述电荷分配单元S_Q由串联连接的电容和切换开关组成；所有所述电荷分配单元S_Q分为数量一致的两组，分别并联在所述参考电容C₀的两端；所述运算放大器四U₄的正相输入端与参考电容C₀的一端连接，所述参考电容C₀的另一端与复位开关RST的一端连接，所述复位开关RST的另一端作为参考电压V_REF的输入端，所述参考电压V_REF的输入端与所有切换开关的一开关端连接，所述切换开关的另一开关端接地；所述运算放大器四U₄的反相输入端与其输出连接，作为预偏置电压V_init的输出端。