一种自供电的压电振动能量同步提取电路

摘要

本发明公开了一种自供电的压电振动能量同步提取电路，包括压电元件、正负半周检测互锁控制电路、正负极值检测电路、四个开关、电感、二极管、储能电容、负载。其中正负半周检测互锁控制电路控制两个开关分别在负半周和正半周导通，正负极值检测电路分别控制另外两个开关在正负极值到达后导通，使电感与压电元件内部电容产生LC谐振，将压电能量同步提取到电感，并通过二极管续流将能量转移到储能电容上。整体电路采用自供电设计，自动检测压电元件的状态并控制四个开关的通断来提取能量，与现有的压电能量提取电路相比，减小了电路体积，降低了自身功耗，提高了提取效率，且提取功率与负载大小无关，较宽的振动频带范围内均可使用。

主权项

一种自供电的压电振动能量同步提取电路，包括压电元件(PZT)、正负半周检测互锁控制电路、正极值检测电路、负极值检测电路、电感(L)、第一二极管(D1)、储能电容(Cr)、负载电阻(RL)，第一、第二、第三、第四开关(S1、S2、S3、S4)，其特征在于：压电元件(PZT)的1脚与正负半周检测互锁控制电路的a端、正极值检测电路正端、负极值检测电路的负端相连，压电元件(PZT)的2脚与正负半周检测互锁控制电路的b端、正极值检测电路负端、负极值检测电路的正端相连，压电元件(PZT)的1脚与正负半周检测互锁控制电路的第一开关(S1)、正极值检测电路控制的第三开关(S3)的一端相连，压电元件(PZT)的2脚与正负半周检测互锁控制电路的第二开关(S2)、负极值检测电路控制的第四开关(S4)的一端相连，第一开关(S1)和第二开关(S2)的另一端互联后与电感(L)的2脚相连，第三开关(S3)和第四开关(S4)的另一端互联后与电感(L)的1脚相连，电感(L)的2脚与第一二极管(D1)的正端相连，电感(L)的1脚与电路系统输出地(GND)相连，第一二极管(D1)的负端与储能电容(Cr)正端相连，储能电容(Cr)正端与系统负载(RL)相连并输出直流电压(Vdc)，储能电容(Cr)与负载(RL)的负端均与电路输出地(GND)相连，互锁的两个NMOS场效应管第一场效应管(Q1)与第二场效应管(Q2)构成正负半周检测互锁控制电路及第一开关(S1)、第二开关(S2)电路，第一场效应管(Q1)和第二场效应管(Q2)的源极相连并与电感的2脚相连，第一场效应管(Q1)的栅极和第二场效应管(Q2)的漏极相连，第二场效应管(Q2)的栅极和第一场效应管(Q1)的漏极相连，正极值检测电路由第二二极管(D2)、第一电容(C1)、PNP型第五三极管(Q5)构成，压电元件的1脚连接第二二极管(D2)的正端，第二二极管(D2)的负端连接第一电容(C1)的正端，第一电容(C1)的负端连接压电元件(PZT)的2脚，第二二极管(D2)的负端连接PNP型第五三极管(Q5)的发射极，第二二极管(D2)的正端连接PNP型第五三极管(Q5)的基极，PNP型第五三极管(Q5)的集电极输出控制第三开关(S3)，NPN型第三三极管(Q3)构成第三开关(S3)，第三三极管(Q3)的基极连接第五三极管(Q5)的集电极，第三三极管(Q3)的集电极连接压电元件(PZT)的1脚，第三三极管(Q3)的发射极连接电感(L)的1脚；负极值检测电路由第三二极管(D3)、第二电容(C2)、PNP型第六三极管(Q6)构成，压电元件的2脚连接第三二极管(D3)的正端，第三二极管(D3)的负端连接第二电容(C2)的正端，第二电容(C2)的负端连接压电元件(PZT)的1脚，第三二极管(D3)的负端连接PNP型第六三极管(Q6)的发射极，第三二极管(D3)的正端连接PNP型第六三极管(Q6)的基极，PNP型第六三极管(Q6)的集电极输出控制第四开关(S4)，NPN型第四三极管(Q4)构成第四开关(S4)，第四三极管(Q4)的基极连接第六三极管(Q6)的集电极，第四三极管(Q4)的集电极连接压电元件(PZT)的2脚，第四三极管(Q4)的发射极连接电感(L)的1脚。