摘要
环境能量俘获中压电振动能量采集的接口电路设计已成为近几年研究的热点之一。串联同步开关电感(Series Synchronous Switch Harvesting on Inductor,S-SSHI)接口电路是一种常用的能量采集接口电路。只有当负载阻抗与压电元件(Piezoelectric Energy,PZT)输出阻抗匹配时,才能获得最大能量转换效率。针对以上问题,提出了一种无分时开路电压法的最大功率跟踪(Fractional Normal-Operation Voltage Maximum Power Point Tracking,FNOV-MPPT)控制电路用于S-SSHI接口电路的最大功率跟踪,与传统的分时开路电压法相比,无需断开PZT与负载端的连接,在S-SSHI接口电路正常工作期间进行最大功率跟踪,其效率最高可达97%。采用的极值检测电路只用四个三极管和一个检测电容,降低了电路功耗。同时本文所提出的电路具有很好的扩展性,可以通过一个FNOV-MPPT控制电路的方式进行多PZT能量同时采集。
Circuit design for harvesting piezoelectric energy in ambient energy harvesting has become one of the hot topics in recent years.The S-SSHI(Series Synchronous Switch Harvesting on Inductor)interface circuit is a commonly used energy harvesting interface circuit.The maximum energy conversion efficiency can only be obtained when the load impedance matches the output impedance of the piezoelectric element(PZT).In response to the above problems,this paper presents a Fractional Normal-Operation Voltage Maximum Power Point Tracking(FNOV-MPPT)control circuit for maximum power tracking of S-SSHI interface circuit,which is different from the traditional Fractional Open-Circuit Voltage(FOCV)MPPT control circuit.There is no need to disconnect PZT from load,and the maximum power tracking is performed during the normal operation of S-SSHI interface circuit.Its efficiency can reach to 97%.Meanwhile,the proposed circuit has good scalability,and can harvest multiple PZTs energy simultaneously by sharing a FNOV-MPPT control circuit.
作者
常健
施阁
陈君富
徐苴邴
夏银水
王修登
夏桦康
CHANG Jian;SHI Ge;CHEN Junfun;XU Jubing;XIA Yinshui;WANG Xiudeng;XIA Huakang(College of Mechanical and Electrical Engineering,China Jiliang University,Hangzhou Zhejiang 310018,China;Faculty of Electrical Engineering and Computer Science,Ningbo University,Ningbo Zhejiang 315211,China)
出处
《传感技术学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第3期311-319,共9页
Chinese Journal of Sensors and Actuators
基金
国家自然科学基金项目(61971389,62131010)
浙江省杰出青年科学基金项目(LR22F010001)
浙江省自然科学基金重点项目(LZ20F010006)
浙江省属高校基本科研业务费专项项目(2020YW01)。
作者简介
常健(1996-),男,汉族,安徽淮南人,硕士研究生,中国计量大学机电工程学院,主要研究方向为能量收集系统,超低功率电路设计以及嵌入式系统;通讯作者:施阁(1982-),男,汉族,浙江永康人,教授,中国计量大学机电工程学院,主要研究方向为能量收集系统,检测技术与自动化装置,超低功耗IC设计和嵌入式系统,shige@cjlu.edu.cn。
