發(fā)布時間：2021-08-08 05:43

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,低功耗傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在各領(lǐng)域之中。采用微能量采集技術(shù)替代傳統(tǒng)的電池為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)供電,既環(huán)保又可以延長電池壽命。微能量采集技術(shù)近年來才被研究人員所重視,而振動能量采集又是研究的熱點之一,針對振動能量采集器的電源管理電路設(shè)計的需求也再逐步上升。但由于振動能量采集器具有感性元件特性,電壓與電流存在相位差,電荷在雙方反向時損失較大,使得轉(zhuǎn)換效率低下。為了提高轉(zhuǎn)換效率,業(yè)內(nèi)研究了多種振動能量采集的整流電路結(jié)構(gòu),其中,通過使用開關(guān)控制電感收集相位差時序進程中的電荷的相關(guān)方法是目前國際上的研究前沿。本文則圍繞并聯(lián)同步開關(guān)電感（P-SSHI）結(jié)構(gòu),介紹了一款高效率的振動能量采集電源管理電路芯片設(shè)計的相關(guān)思路和方法。本文根據(jù)采集器的設(shè)計要求,基于P-SSHI結(jié)構(gòu)設(shè)計了一種開關(guān)構(gòu)架用以控制電感的充放電,圍繞它設(shè)計了開關(guān)的控制信號產(chǎn)生電路,將全橋整流電路損失的相位差電荷收集并轉(zhuǎn)移到儲能電容中。為了進一步提高轉(zhuǎn)換效率,本文設(shè)計了最優(yōu)效率點追蹤模塊（OPT）與電流抑制比為62db的高精度電流偏置模塊,根據(jù)諧波平衡理論將系統(tǒng)工作電壓穩(wěn)定在最優(yōu)值處。在整個設(shè)計中,所有電路模塊實現(xiàn)了本... 

【文章來源】：北京工業(yè)大學(xué)北京市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

能量采集系統(tǒng)示意圖

圖 1-2 電磁式振動能量采集器結(jié)構(gòu)2 The structure of electromagnetic vibration energ器基本都可以等效為一個交流電流源串聯(lián)一個[4]，輸出電壓 4V 以上，輸出電流 100uA～10壓，低電流，低頻率的特點。由于等效模型中電壓與電流的相位之間存在 90 度的差異。這種相：在使用傳統(tǒng)的全橋整流的情況下，當(dāng)電壓從高向并沒有隨電壓馬上發(fā)生變化，導(dǎo)致電流處于相降甚至已經(jīng)降到負電壓。在處于這種狀態(tài)時會產(chǎn)的電荷，從而導(dǎo)致效率的低下。決定電荷損失量可避免的相位差導(dǎo)致電荷損失，另一個因素是電。傳統(tǒng)的 FBR（全橋整流）結(jié)構(gòu)均無法對這兩點-SSHI（并聯(lián)同步開關(guān)電感能量采集）技術(shù)作為可以解決上述的兩個因素導(dǎo)致的電荷損失問題進行了整形，使輸入電壓從類正弦波狀變?yōu)轭惥?

第2章 振動能量采集整流系統(tǒng)原理及模型第2章 振動能量采集整流系統(tǒng)原理及模型2.1 懸臂梁式壓電振動能量采集器解析2.1.1 懸臂梁式壓電振動能量采集器結(jié)構(gòu)典型的懸臂梁式壓電振動能量采集器一般由懸臂梁，壓電片以及質(zhì)量塊構(gòu)其結(jié)構(gòu)意義圖如圖 2-1（a）所示。懸臂梁式壓電振動能量采集器的實物結(jié)構(gòu)可過 MIDE 公司生產(chǎn)的 MIDE V22B 壓電采集器看到，如圖 2-1（b）所示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于SECE振動能量收集模塊的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 束軍,楊沛,雷金輝.  信息技術(shù). 2017(06)
[2]懸臂梁式壓電雙晶片振動能量采集器的模型與實驗研究[J]. 王光慶,劉創(chuàng),張偉,廖維新.  傳感技術(shù)學(xué)報. 2015(06)
[3]壓電懸臂梁不同電學(xué)邊界條件下的自然頻率[J]. 周玉華,鞠玉濤,周長省.  江蘇航空. 2010(S1)
[4]壓電懸臂梁發(fā)電裝置的建模與仿真分析[J]. 闞君武,唐可洪,王淑云,楊志剛,賈杰,曾平.  光學(xué)精密工程. 2008(01)
[5]微型電磁式振動能量采集器的研究進展[J]. 王佩紅,戴旭涵,趙小林.  振動與沖擊. 2007(09)
[6]諧波平衡法的理論基礎(chǔ)[J]. 關(guān)肇直,陳文德.  科學(xué)通報. 1981(20)

碩士論文
[1]一種集成化寬頻輸入高效壓電能量獲取電路設(shè)計[D]. 袁文智.西安電子科技大學(xué) 2017
[2]自供電式并聯(lián)同步電感壓電振動能量管理電路實現(xiàn)[D]. 謝穎.大連理工大學(xué) 2017
[3]壓電懸臂梁振動能量收集器結(jié)構(gòu)設(shè)計及實現(xiàn)[D]. 謝真真.華中科技大學(xué) 2011



本文編號：3329348