[发明专利]一种基于偏置翻转整流的高效压电能量采集电路

摘要

一种基于偏置翻转整流的高效压电能量采集电路，属于电力电子技术领域。本发明采用第一比较器COM1和第二比较器COM2分别控制第一整流管和第二整流管的栅极，并采用时钟生成单元输出的时钟信号CLK控制第一互补开关管中第二PMOS管M3A和第二互补开关管中第三NMOS管M4A的栅极，采用时钟生成单元输出的反向时钟信号控制第一互补开关管中第二NMOS管M3B和第二互补开关管中第三PMOS管M4B的栅极，从而实现充电、输出、翻转三种状态的自适应转换，两个互补开关管和两个整流管能允许电流两个方向的流动，改善了压电电容充放电过程的电荷损失问题，从而提高偏置翻转过程中的电压翻转率；且本发明的电路可用于便携式、微型化、输出功率大、效率高的压电能量采集系统。

主权项

1.一种基于偏置翻转整流的高效压电能量采集电路，包括偏置翻转整流电路、比较器单元、时钟生成单元、电流基准单元、电容(CL)和负载电阻(RL)，所述偏置翻转整流电路包括压电装置和电感(L)，所述比较器单元包括第一比较器(COM1)和第二比较器(COM2)，所述压电装置一端连接第一比较器(COM1)和第二比较器(COM2)的正向输入端，另一端连接电感(L)的一端；所述第一比较器(COM1)的输出端连接时钟生成器的第一输入端，所述第二比较器(COM2)的输出端连接时钟生成器的第二输入端，所述电流基准单元输出的基准电流(In)作为第一比较器(COM1)和第二比较器(COM2)的电流源，所述偏置翻转整流电路的输出电压(Vrect)作为时钟生成单元和电流基准单元的电源电压，电容(CL)和负载电阻(RL)并联并接在所述偏置翻转整流电路的输出电压(Vrect)和地之间；其特征在于，所述偏置翻转整流电路还包括第一整流管、第二整流管、第一互补开关管和第二互补开关管，所述第一整流管包括第一NMOS管(M1A)和第一二极管(M1B)，所述第一NMOS管(M1A)的栅极接第二比较器(COM2)的输出端，其漏极接第一二极管(M1B)的阴极、第二比较器(COM2)和第一比较器(COM1)的正向输入端，第一NMOS管(M1A)的源极、第一二极管(M1B)的阳极和第二比较器(COM2)的负向输入端接地；所述第二整流管包括第一PMOS管(M2A)和第二二级管(M2B)，第一PMOS管(M2A)的栅极接第一比较器(COM1)的输出端，其漏极接第二二极管(M2B)的阳极和第一比较器(COM1)的正向输入端，其源极接第二二极管(M2B)的阴极和第一比较器(COM1)的负向输入端并作为所述偏置翻转整流电路的输出端；所述第一互补开关管包括第二PMOS管(M3A)和第二NMOS管(M3B)，第二PMOS管(M3A)的栅极接时钟生成单元输出的时钟信号(CLK)，第二NMOS管(M3B)的栅极接时钟生成单元输出的反向时钟信号第二PMOS管(M3A)的源极和第二NMOS管(M3B)漏极相连并连接第一比较器(COM1)的负向输入端，第二PMOS管(M3A)的漏极接第二NMOS管(M3B)的源极和电感(L)未与压电装置连接的一端；所述第二互补开关管包括第三NMOS管(M4A)和第三PMOS管(M4B)，第三NMOS管(M4A)的栅极接时钟生成单元输出的时钟信号(CLK)，第三PMOS管(M4B)的栅极接时钟生成单元输出的反向时钟信号第三NMOS管(M4A)的漏极接第三PMOS管(M4B)的源极和第二PMOS管(M3A)的漏极，第三NMOS管(M4A)的源极和第三PMOS管(M4B)的漏极接地。