[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

说明书

本发明公开了一种应用于压电能量采集接口的最大功率点追踪电路，涉及微电子技术。压电能量采集接口模块与压电片模型电连接；采集所述压电能量采集接口模块的能量输出时间，通过所述时间‑电压转换模块将能量输出时间转换为电压信号；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中进行比较，以获取调整信号；通过爬山算法对调整信号进行运算处理，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。本发明保证了预偏置电压始终处于最优值，能够实现预偏置结构压电能量采集电路的输出功率的最大化。

技术领域

本发明涉及微电子技术，更具体地说，它涉及一种应用于压电能量采集接口的最大功率点追踪电路。

背景技术

经典压电能量采集接口电路的结构有：全桥整流结构(FBR)、同步开关电感(SSHI)、同步电荷提取（SECE）、同步开关电容(SSHC)等。针对这些电路结构，通常采用开路电压比例系数法（FOCV）和扰动观测法（PO）来实现最大功率点追踪。近年来的一些研究表明，采用预偏置技术能够通过提高阻尼力(damping force)来增大压电能量采集电路的输出功率。然而，在现有的相关研究中并没有提及预偏置电压的优化问题，只是简单地认为所采用的CMOS工艺所能承受的最大电压就是最优电压的极限，致力于保证压电片两端电压在进行能量输出时的差值最大。经过理论分析验证，在考虑能量采集过程中所产生的功率损耗的情况下，由于导通损耗、电容预充电损耗、电感寄生电阻损耗等均与预偏置电压负相关，预偏置电压存在最优值，且该最优值可能小于工艺所能达到的最大电压。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种应用于压电能量采集接口的最大功率点追踪电路，对预偏置电压结构的压电接口电路中的预偏置电压进行了最优化，以保证在不同的振动条件下，压电接口电路始终能够输出最大功率。

本发明所述的一种应用于压电能量采集接口的最大功率点追踪电路，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。