一种自供电CMOS压电振动能量采集器

摘要

本发明公开了一种自供电CMOS压电振动能量采集器，特点是包括CMOS压电同步电荷提取采集接口电路和续流储能电路，CMOS压电同步电荷提取采集接口电路采用集成电路形式封装，CMOS压电同步电荷提取采集接口电路上设置有第一检测电路输出控制接口、第二检测电路输出控制接口、第一压电元件连接接口、第二压电元件连接接口、第一电容检测接口、第二电容检测接口、外接电感接口和接地端口，CMOS压电同步电荷提取采集接口电路包括正向极值检测模块、反向极值检测模块、正反极值互锁开关、正反方向振动自动切换开关和动态衬底电平选择模块；优点是易于集成、电路体积较小、功耗较低，采用自供电设计无需外部电源，能量提取效率较高。

主权项

一种自供电CMOS压电振动能量采集器，其特征在于包括CMOS压电同步电荷提取采集接口电路和续流储能电路，所述的CMOS压电同步电荷提取采集接口电路采用集成电路形式封装，所述的CMOS压电同步电荷提取采集接口电路上设置有第一检测电路输出控制接口、第二检测电路输出控制接口、第一压电元件连接接口、第二压电元件连接接口、第一电容检测接口、第二电容检测接口、外接电感接口和接地端口，所述的第一压电元件连接接口用于与压电元件的一端连接，所述的第二压电元件连接接口用于与压电元件的另一端连接，所述的续流储能电路包括续流二极管、电感和储能电容，所述的外接电感接口分别与所述的续流二极管的正极及所述的电感的一端连接，所述的续流二极管的负极与所述的储能电容的正端连接，所述的储能电容的正端用于对外部用电设备提供电压，所述的储能电容的负端、所述的电感的另一端及所述的接地端口均接地，所述的CMOS压电同步电荷提取采集接口电路包括正向极值检测模块、反向极值检测模块、正反极值互锁开关、正反方向振动自动切换开关和动态衬底电平选择模块，所述的正反极值互锁开关包括第三NMOS管、第四NMOS管、第九NMOS管、第十NMOS管、第七PMOS管和第八PMOS管，所述的正反方向振动自动切换开关包括第七NMOS管、第八NMOS管、第三PMOS管和第四PMOS管，所述的动态衬底电平选择模块包括第五NMOS管和第六NMOS管，所述的第三NMOS管的漏极分别与所述的正向极值检测模块的第一信号传输端、所述的反向极值检测模块的第二信号传输端、所述的第七NMOS管的栅极、所述的第四PMOS管的栅极、所述的第十NMOS管的源极、所述的第八PMOS管的漏极、所述的第二压电元件连接接口及所述的压电元件的一端连接，所述的第三NMOS管的栅极分别与所述的正向极值检测模块的第三信号传输端、所述的第九NMOS管的栅极、所述的第八PMOS管的栅极及所述的第一检测电路输出控制接口连接，所述的第三NMOS管的源极与所述的第三PMOS管的漏极连接，所述的第三PMOS管的栅极分别与所述的第一压电元件连接接口、所述的压电元件的另一端、所述的第九NMOS管的源极、所述的第七PMOS管的漏极、所述的正向极值检测模块的第二信号传输端、所述的第四NMOS管的漏极、所述的反向极值检测模块的第一信号传输端及所述的第八NMOS管的栅极连接，所述的第三PMOS管的源极分别与所述的第五NMOS管的栅极、所述的接地端口、所述的第六NMOS管的漏极及所述的第四PMOS管的源极连接，所述的第四NMOS管的栅极分别与所述的反向极值检测模块的第三信号传输端、所述的第二检测电路输出控制接口、所述的第十NMOS管的栅极及所述的第七PMOS管的栅极连接，所述的第四NMOS管的源极与所述的第四PMOS管的漏极连接，所述的第五NMOS管的源极分别与所述的CMOS压电同步电荷提取采集接口电路所在的集成电路衬底及所述的第六NMOS管的源极连接，所述的第五NMOS管的漏极分别与所述的外接电感接口、所述的第七NMOS管的源极、所述的第六NMOS管的栅极及所述的第八NMOS管的源极连接，所述的第七NMOS管的漏极分别与所述的第九NMOS管的漏极及所述的第七PMOS管的源极连接，所述的第八NMOS管的漏极分别与所述的第八PMOS管的源极及所述的第十NMOS管的漏极连接，所述的正向极值检测电路的第四信号传输端与所述的第一电容检测接口连接，所述的反向极值检测电路的第四信号传输端与所述的第二电容检测接口连接，所述的第三NMOS管的衬底、所述的第四NMOS管的衬底、所述的第七NMOS管的衬底、所述的第八NMOS管的衬底、所述的第九NMOS管的衬底及所述的第十NMOS管的衬底均采用深N阱工艺与所述的集成电路衬底隔离。