自供电式同步翻转电荷提取电路的优化设计

作者：邱泓程; 隋丽^*; 王东亚

来源：装备环境工程, 2022, 19(11): 62-68.

• 压电能量俘获
• 接口电路
• 自供电
• 峰值检测
• 同步翻转
• 电荷提取

目的 解决现有接口电路俘能效率低、开关控制电路模块结构复杂等问题。方法 基于电压翻转及电荷提取技术，提出一种自供电式同步翻转电荷提取的压电能量俘获电路（Self-Powered Optimized Synchronous Inversion and Charge Extraction Circuit,SP-OSICE）。该电路设计了2个电压峰值检测电路，检测压电换能器两端电压峰值，并在正峰值处进行一次电压翻转，然后在负峰值处采用同步电荷提取方法，提取压电换能器寄生电容上储存的电荷，提高能量的收集效率。结果 在低负载区，SP-OSICE电路的输出功率略低于SICE电路的输出功率，随着负载电压的增大，SP-OSICE电路的输出功率略高于SICE电路，且可达到全桥整流电路最大输出功率的6倍以上。结论 SP-OSICE电路优化了SICE电路中的开关控制策略，无需整流桥结构，提高了接口电路的输出功率。整体电路采用自供电设计，无需外部辅助电路控制晶体管通断，降低了电路结构的复杂性。仿真和实验结果均验证了SP-OSICE电路的优势。

• 单位
  西北工业集团有限公司; 北京理工大学