[发明专利]一种级联梯形拓扑结构的电场感应取能电源电路

权利要求书

1.一种级联梯形拓扑结构的电场感应取能电源电路，其特征在于，包括：n级级联的取能电路；

第1级取能电路，包括：压敏电阻Z₁、电容C₁、二极管D_1-2、电感L₁、储能电容C_e、N-MOS管Q₁、续流二极管VD和高频控制电路HFCC；其中，电容C₁的一端用于通入微安级电流I_dc，I_dc为流过电场能量收集器的交流位移电流经H桥整流后得到的直流电流，C₁的另一端和第1级取能电路的参考地GND₁相连接；压敏电阻Z₁并联在电容C₁的两端，用于C₁的钳位保护；电容C₁用于通入I_dc的一端与二极管D_1-2的阳极相连接，二极管D_1-2的阴极与电感L₁的一端相连接，电感L₁的另一端与储能电容C_e的正极一端相连接，储能电容C_e的负极端与N-MOS管Q₁的漏极相连接，N-MOS管Q₁的源极作为第1级取能电路的参考地；高频控制电路HFCC用于控制N-MOS管Q₁的门极，其输出接Q₁门极，使其工作在高频开关状态；续流二极管VD阳极接电解电容C_e的负极，阴极接于二极管D_1-2阴极和电感L₁一端，用于N-MOS管Q₁关断时为电感L₁中电流提供流通路径；

第2级取能电路，包括：压敏电阻Z₂、电容C₂、二极管D_2-1、D_2-2和D_2-3、N-MOS管Q₂和第2级低频控制电路LFCC；其中，电容C₂的一端接二极管D_2-1的阴极，C₂的另一端接第2级取能电路的参考地GND₂；压敏电阻Z₂并联在C₂两端，用于C₂的钳位保护；二极管D_2-1的阳极与第1级取能电路的参考地GND₁相连接，阴极与二极管D_2-2的阳极相连接，用于防止参考地GND₁和第2级发生短路；二极管D_2-2的阴极与二极管D_2-3的阳极相连接，用于防止下级电路反向给电容C₂充电；二极管D_2-3的阴极与第1级取能电路的二极管D_1-2的阴极和续流二极管VD的阴极以及电感L₁的一端相连接；N-MOS管Q₂漏极与第1级取能电路的参考地GND₁相连接，源极与第2级取能电路参考地GND₂相连接；第2级低频控制电路LFCC用于产生N-MOS管Q₂的低频驱动信号，当第1级取能电路的电容C₁和第2级取能电路的电容C₂的电压之和U₁+U₂低于设定值，同时电容C₂电压U₂高于另一个设定值时，控制N-MOS管Q₂导通；

第3级至第n级取能电路的电路结构相同，n≥3；第n级取能电路包括：压敏电阻Z_n、电容C_n、二极管D_n-1、二极管D_n-2、二极管D_n-3、N-MOS管Q_n和第n级低频控制电路LFCC；其中，电容C_n一端与二极管D_n-1的阴极相连接，另一端与第n级的参考地GND_n相连接；压敏电阻Z_n并联在电容C_n两端，用于电容C_n电压的钳位保护；二极管D_n-1的阳极与第n-1级取能电路的参考地GND_n-1相连接，阴极与电容C_n一端相连，用于防止第n-1级参考地GND_n-1和第n级发生短路；二极管D_n-2阳极与二极管D_n-1阴极相连接，二极管D_n-2阴极与二极管D_n-3阳极相连接，用于防止下级电路反向给电容C_n充电；二极管D_n-3阴极与第n-1级取能电路中的二极管D_(n-1)-3相连接；N-MOS管Q_n的漏极与第n-1级取能电路的参考地GND_n-1相连接，源极与第n级取能电路的参考地GND_n相连接；低频控制电路LFCC用于产生N-MOS管Q_n的低频驱动信号，当第n-1级取能电路的电容C_n-1和第n级取能电路的电容C_n的电压之和U_n-1+U_n低于设定值，同时电容C_n电压U_n大于另一个设定值时，控制N-MOS管Q_n导通。