为了提高压电振动能量采集器的转换输出效率,提出了一种新型自供电的去整流桥同步电感开关(Self-Powered and Rectifier-Free Synchronized Switching and Discharging to a storage Capacitor through an Inductor,RF-SSDCI)功率提取...为了提高压电振动能量采集器的转换输出效率,提出了一种新型自供电的去整流桥同步电感开关(Self-Powered and Rectifier-Free Synchronized Switching and Discharging to a storage Capacitor through an Inductor,RF-SSDCI)功率提取接口电路。电路由电容与三极管组成的自供电开关模块和由电感电容串联组成的功率提取模块组成。由于省去了传统的二极管整流桥结构,电路更有利于小型化与集成化。另外,电感电容串联组成的功率提取模块保证电感为储能电容充能时无需开关控制,降低了开关导通时间对电路功率提取的影响,从而减少了功率损耗。利用电路分析理论详细阐述了电路的工作原理和提取输出功率,仿真和实验结果验证了RF-SSDCI电路的有效性。RF-SSDCI的最大提取功率达到63.6μW,比SEH(Standard Energy Harvesting)电路和SP-OSCE(Self-Powered Optimized Synchronous Charge Extraction Circuit)电路提高近109.2%和135.5%。展开更多
文章根据并联同步开关电感收集(parallel synchronized switch harvesting on inductor,P-SSHI)技术,提出一种自供电的压电能量收集系统,实现了在低激励环境下的系统启动和电压输出功能,并基于压电材料分离电极理论设计冷启动电路。该...文章根据并联同步开关电感收集(parallel synchronized switch harvesting on inductor,P-SSHI)技术,提出一种自供电的压电能量收集系统,实现了在低激励环境下的系统启动和电压输出功能,并基于压电材料分离电极理论设计冷启动电路。该系统采用带有有源二极管的P-SSHI整流电路代替传统的整流结构,以减少整流过程的能量损耗,能够在动态范围内调节输出电压,实现多输出负载的功能。基于0.18μm CMOS工艺仿真结果表明,该系统的电压翻转效率达到85%,输出功率是采用传统整流电路的5.8倍,同时能够产生1.2、1.8 V 2种电压,用于不同负载供电。该自供电能量收集系统可用于解决物联网无线传感器网络节点的自供电问题。展开更多
串联同步开关电感(Series Synchronous Switch Harvesting on Inductor,S-SSHI)电路输出功率高整流电压范围窄,而同步电荷提取(Synchronous Electric Charge Extraction,SECE)电路则输出功率低整流电压范围宽。提出了一种基于S-SSHI和S...串联同步开关电感(Series Synchronous Switch Harvesting on Inductor,S-SSHI)电路输出功率高整流电压范围窄,而同步电荷提取(Synchronous Electric Charge Extraction,SECE)电路则输出功率低整流电压范围宽。提出了一种基于S-SSHI和SECE混合的压电阵列能量俘获接口电路,以实现整流器峰值输出功率和最佳整流电压范围之间的平衡。所提出的电路去除了整流桥结构,而采用简单的无源峰值检测器设计,且可以在任意相位差(0~2π)下从多个压电换能器中提取能量。仿真和实验结果表明,所提出的电路具有较高的输出功率和较宽的整流电压范围,与多输入全桥整流器相比,最大输出功率提升了3.04倍。展开更多
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(Piezoelec...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。展开更多
文摘为了提高压电振动能量采集器的转换输出效率,提出了一种新型自供电的去整流桥同步电感开关(Self-Powered and Rectifier-Free Synchronized Switching and Discharging to a storage Capacitor through an Inductor,RF-SSDCI)功率提取接口电路。电路由电容与三极管组成的自供电开关模块和由电感电容串联组成的功率提取模块组成。由于省去了传统的二极管整流桥结构,电路更有利于小型化与集成化。另外,电感电容串联组成的功率提取模块保证电感为储能电容充能时无需开关控制,降低了开关导通时间对电路功率提取的影响,从而减少了功率损耗。利用电路分析理论详细阐述了电路的工作原理和提取输出功率,仿真和实验结果验证了RF-SSDCI电路的有效性。RF-SSDCI的最大提取功率达到63.6μW,比SEH(Standard Energy Harvesting)电路和SP-OSCE(Self-Powered Optimized Synchronous Charge Extraction Circuit)电路提高近109.2%和135.5%。
文摘文章根据并联同步开关电感收集(parallel synchronized switch harvesting on inductor,P-SSHI)技术,提出一种自供电的压电能量收集系统,实现了在低激励环境下的系统启动和电压输出功能,并基于压电材料分离电极理论设计冷启动电路。该系统采用带有有源二极管的P-SSHI整流电路代替传统的整流结构,以减少整流过程的能量损耗,能够在动态范围内调节输出电压,实现多输出负载的功能。基于0.18μm CMOS工艺仿真结果表明,该系统的电压翻转效率达到85%,输出功率是采用传统整流电路的5.8倍,同时能够产生1.2、1.8 V 2种电压,用于不同负载供电。该自供电能量收集系统可用于解决物联网无线传感器网络节点的自供电问题。
文摘串联同步开关电感(Series Synchronous Switch Harvesting on Inductor,S-SSHI)电路输出功率高整流电压范围窄,而同步电荷提取(Synchronous Electric Charge Extraction,SECE)电路则输出功率低整流电压范围宽。提出了一种基于S-SSHI和SECE混合的压电阵列能量俘获接口电路,以实现整流器峰值输出功率和最佳整流电压范围之间的平衡。所提出的电路去除了整流桥结构,而采用简单的无源峰值检测器设计,且可以在任意相位差(0~2π)下从多个压电换能器中提取能量。仿真和实验结果表明,所提出的电路具有较高的输出功率和较宽的整流电压范围,与多输入全桥整流器相比,最大输出功率提升了3.04倍。
文摘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。
