用于从压电振动采集器提取最大电力的转换器及方法

摘要

本发明涉及一种用于将采集的振动能量有效地传送到电池(6)的系统(1‑2)，其包括产生AC输出电压(V_P(t))和电流(I_PZ(t))的压电采集器(2)以及用以产生给电容(C0)充电的采集DC电压(V_hrv)和电流(I_hrv)的有源整流器(3)。当所述整流器的控制其开关(S1到S4)的比较器(A0、A1)检测到所述AC输出电流(I_PZ(t))的方向反转时，启用电路(17)致使DC/DC转换器(4)被启用，进而使所述电容放电到所述转换器中。当所述DC电压超出阈值(V_REF)时，另一比较器(13)致使所述启用电路(17)停用所述转换器(4)，进而致使所述电容被再充电。

主权项

一种耦合到振动源的压电能量采集系统，其包括：(a)压电采集器，其用于产生输出电压和输出电流，所述输出电压和所述输出电流表示从所述振动源采集的能量；(b)有源整流器，其包括串联耦合在采集器输出导体与第一参考电压之间的第一和第二开关、串联耦合在所述采集器输出导体与所述第一参考电压之间的第三和第四开关、用于控制所述第三和第四开关的第一比较器以及用于控制所述第一和第二开关的第二比较器，所述压电采集器的第一端子耦合到所述第一和第二开关与所述第一比较器的第一输入之间的结，且所述压电采集器的第二端子耦合到所述第三和第四开关与所述第二比较器的第一输入之间的结，其中所述第一和第二比较器控制所述采集器输出电流的整流以给耦合在所述采集器输出导体与所述第一参考电压之间的电容充电，且其中所述第一和第二比较器还产生指示所述压电采集器的所述输出电流的方向反转的输出信号；(c)DC/DC转换器，其具有耦合到所述采集器输出导体的第一输入、耦合到所述第一参考电压的第二输入以及用于向电池供应电流的输出，所述DC/DC转换器包括耦合到所述采集器输出导体的电感器、耦合到所述电感器的第五开关以及耦合到所述电感器的整流装置；(d)第三比较器，其用于将所述采集器输出导体上的电压与第二参考电压进行比较以确定何时停止所述电容放电到所述电感器中；及(e)启用电路，其分别耦合到所述第一和第二比较器的输出，用于起始所述电容放电到所述电感器中且致使所述第五开关响应于每一次方向反转进行切换操作以引导所述电感器中的电流进入所述电池中，以便消除用于给所述压电采集器的所述电容再充电的电力的浪费，其中所述启用电路作为状态机来操作，所述状态机具有：第一状态，其中由所述启用电路产生的启用信号处于逻辑“1”电平以启用所述DC/DC转换器；及第二状态，其中所述启用信号处于逻辑“0”电平以停用所述DC/DC转换器，其中所述启用电路响应于所述第三比较器的输出从“1”电平变化到“0”电平而从所述第一状态切换到所述第二状态，且其中所述启用电路响应于所述第一比较器的所述输出从“1”电平变化到“0”电平或所述第二比较器的所述输出从“1”电平变化到“0”电平而从所述第二状态切换到所述第一状态。