一种压电能量收集与管理电路

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1、第38卷第1期电子器件Vo1．38No．1ChineseJournalofElectronDevicesFeb．20l52015年2月APiezoelectricEnergyHarvestingAndManagementCircuitaZheng，TANGZhen’an，YUJun(DepartmentofElectronicScienceandTechnology，DalianUniversityofTechnology，DalianLiaoning116024，China)Abstract：Apiezoelectricenergyharvestingandmana

2、gementcircuitisproposedaccordingtothepiezoelectricdevicecharacteristic．TheproposedcircuitincludesaParallelSynchronizedSwitchHarvestingonInductor(P—SSHI)circuit，acontrolcircuitandaDC—DCcircuit．TheP·SSHIcircuitrequiresonlytwoswitches，andthesimulationresultsshowtheextractedpowerincreasesby

3、morethan5timescomparedtothetraditionalAC—DCcircuit；TheDC—DCcircuitisdesignedinadiscontinuouscurrentmode(DCM)，whichhelpstoreducethepowerconsumptionandimprovethelight—loadeficiency．andthesimulationresultsshowthattheoutputvoltageis3．3Vwith0．02％precision．Thispiezo-electricenergyharvestingan

4、dmanagementcircuitcouldprovidestabilizedvoltageforthemicro—powerequipment．Keywords：energymanagement；energyharvesting；P-SSHIcircuit；DC-DCcircuit；simulationEEACC：8250doi：10．3969／j．issn．1005-9490．2015．O1．026一种压电能量收集与管理电路水李政，唐祯安，余隽(大连理工大学电子科学与技术，辽宁大连116024)摘要：根据压电元件的特性提出一种压电能量收集与管理电路。它包括一个基

5、于电感的并联同步开关收集电路(P．SSHI)、一个控制电路和一个DC—DC电路。该P-SSHI电路只需要两个开关，仿真的结果显示其收集的能量相比传统的AC—DC电路提高5倍以上；DC-DC电路工作在电流断续模式下(DCM)，这有利于降低功耗，提高轻载效率，且仿真结果的输出电压为3．3V，电压精度为0．o2％。这种压电能量收集与管理电路能够为微功率设备提供稳压。关键词：能量管理；能量收集；P-SSHI电路；Dc．Dc电路；仿真中图分类号：TN712．5文献标识码：A文章编号：1005-9490(2015)01-0122-04随着自供电的需要引起越来越多的研究学者对压电能

6、量收集与管理电路，它包括一个基于电感的并环境能量收集研究技术的兴趣¨J。环境中普遍存联同步开关收集技术(P-SSHI)电路和一个DC．DC变在的能源包括太阳能，振动能以及温差能等。本文换器。P。SSHI电路相比之前文献[11]只需要两个开着眼于基于压电材料的振动能的收集与管理。文献关，控制电路较为简单，DC—DC电路采用最佳占空比[6-9]中所提到的压电能量收集电路是带有MPPT方法。跟踪的AC—DC电路，能够提高能量收集效率，但是这1能量管理电路结构设计种电路所收集的能量仍比较少，且需要额外的DC—DC电路提供稳压。最近几年提出的非线性技术，比如基图1展示一种新的压

7、电能量收集与管理电路结于电感的并联同步开关收集技术(P．SSHI)10-12]能够构图，左边为P—SSHI电路，它能够把压电振动的能量收集更多的能量。文献[11]所提出一种P—SSHI电存储在电容(C，)中；P—SSHI电路的下面为控制电路，路，不需要复杂的控制信号控制开关时间，其收集的它根据压电元件两端的电压(、)、电感()两端能量相比传统的AC—DC提高了3倍以上。但是这种电压(、)、分别提供给、信号给。、。电路仍需要较多的开关。其次，其收集的能量仍需要P—SSHI电路的右边为DC-DC电路，它的目的在于得通过DC．DC电路转化为稳压。本文设计了