[发明专利]一种基于集成开关电容的全桥电路实现电压同步多次翻转的压电能量收集接口电路

说明书

本发明公开了一种基于集成开关电容的全桥电路实现电压同步多次翻转的压电能量收集接口电路，通过将同步开关能量收集电路集成于全桥电路中，使用跨接在全桥电路桥臂上的开关电容电路，完成压电发电机输出电压同步多次翻转，达到提升压电能量收集效率的目的。一种基于集成开关电容的全桥电路实现电压同步多次翻转的压电能量收集接口电路，由全桥电路、开关电容电路组成。

技术领域

本发明主要涉及一种基于集成开关电容的全桥电路实现电压同步多次翻转的压电能量收集接口电路。

背景技术

压电发电机输出高阻交流电，而用电设备需要直流电，因此压电能量收集接口电路需要整流。传统全桥整流浪费了部分压电发电机生成的电荷，减少了流入负载的功率。解决它的一个有效方法是采用同步开关电感技术，即通过外部电感与压电发电机固有的内部电容构成的谐振回路对本会被浪费的电荷进行回收和利用，同步翻转压电发电机的输出电压，从而提升压电能量收集效率。然而由于谐振回路的品质因数不高，导致采用同步开关电感技术的能量损耗较大，电压翻转比不高，严重影响效率。同时大的外部电感的使用不利于电路的微小化。因此需要设计一种压电能量收集接口电路，即能降低同步电压翻转时产生的能耗，又能不使用外部电感以降低电路体积。

发明内容

针对上述问题，提出了一种基于集成开关电容的全桥电路实现电压同步多次翻转的压电能量收集接口电路。解决方案为：一种基于集成开关电容的全桥电路实现电压同步多次翻转的压电能量收集接口电路，其特征在于：包括全桥电路和开关电容电路；压电发电机放跨接在所述全桥电路的输入端；所述全桥电路的输出端连接滤波电容和负载电阻；所述全桥电路由两个开关和两个二极管组成；所述的两个开关和所述的两个二极管分别位于所述全桥电路的桥臂上；所述开关电容电路由开关和电容组成；所述开关电容电路分别跨接在所述全桥电路中的所述两个开关所在的所述桥臂的两端；所述开关电容电路由可配置开关组(S₁、S₂、……、S_2k)、可配置电容组(C₁、C₂、……、C_2k)组成；所述可配置开关组(S₁、S₂、……、S_2k)每个奇数序号的开关(S₁、S₃、……、S_2k-1)的一端对应的连接到所述可配置电容组(C₁、C₂、……、C_2k)中每个奇数序号的电容(C₁、C₃、……、C_2k-1)的一端；所述奇数序号的开关(S₁、S₃、……、S_2k-1)的公共端连接到所述全桥电路中的所述两个开关中的一个开关所在的桥臂的一端；所述奇数序号的电容(C₁、C₃、……、C_2k-1)的公共端连接到所述全桥电路中的所述两个开关中的一个开关所在的桥臂的另一端；所述可配置开关组(S₁、S₂、……、S_2k)中每个偶数序号的开关(S₂、S₄、……、S_2k)的一端对应的连接到所述可配置电容组(C₁、C₂、……、C_2k)中每个偶数序号的电容(C₂、C₄、……、C_2k)的一端；所述偶数序号的开关(S₂、S₄、……、S_2k)的公共端连接到所述全桥电路中的所述两个开关中的另一个开关所在的桥臂的一端；所述偶数序号电容(C₂、C₄、……、C_2k)的公共端连接到所述全桥电路中的所述两个开关中的另一个开关所在的桥臂的另一端。

本发明提出的一种基于集成开关电容的全桥电路实现电压同步多次翻转的压电能量收集接口电路，其优点在于：