一種電磁-壓電復(fù)合式振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電磁-壓電復(fù)合式振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換電路，該電路包括壓電能量收集整流電路（1）、電磁能量收集整流電路（2）、儲(chǔ)能電路（3）和調(diào)壓電路（4），壓電能量收集整流電路（1）、電磁能量收集整流電路（2）、儲(chǔ)能電路（3）和調(diào)壓電路（4）依電回路方式連接組成一種電磁-壓電復(fù)合式振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換電路；整流電路（1、2）用來(lái)將電磁和壓電發(fā)電本體輸出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，兩部分電能在儲(chǔ)能電路（3）儲(chǔ)存下來(lái)，然后經(jīng)過(guò)調(diào)壓電路（4）調(diào)理變壓后輸出需要的電壓。本發(fā)明的電路整合電磁和壓電兩種能量收集方式，兩種能源整合后共用調(diào)壓電路，電路復(fù)雜程度不高，輸出功率得到大幅度提升，提高電能轉(zhuǎn)換效率。
【專利說(shuō)明】一種電磁-壓電復(fù)合式振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換電路，尤其涉及一種利用壓電效應(yīng)和電磁感應(yīng)對(duì)環(huán)境振 動(dòng)能量提取的自供電式電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著能源資源的日益匱乏和人類環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，人們對(duì)可靠的不間斷電力 的需求也日益增強(qiáng)，傳統(tǒng)而單一的發(fā)電裝置已不能滿足人類的需要，混合能量收集裝置配 合超級(jí)電容電路使用，將收集到的環(huán)境能量存儲(chǔ)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載供電。在一些低功耗設(shè)備 如無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或者易燃易爆等危險(xiǎn)場(chǎng)所時(shí)，電池更換問(wèn)題更是難以解決，這種獨(dú) 特的自供電系統(tǒng)可以在許多電子設(shè)備中替代電池。自然界中振動(dòng)無(wú)處不在，如海浪波動(dòng)，人 行走時(shí)產(chǎn)生上下振動(dòng)，汽車顛簸等等，振動(dòng)能量收集可分為壓電式，靜電式，磁電式等等，但 目前能量收集裝置只能收集單一能量，能量利用率低，電能轉(zhuǎn)換效率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于：提供一種電磁-壓電復(fù)合式振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換電路，電路簡(jiǎn)單，收 集電磁或者壓電能量，明顯提高能量收集效率，增大輸出功率，提高能量利用率以及電能轉(zhuǎn) 換效率。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：該電路包括壓電能量收集整流電路、電磁能量收集整 流電路、儲(chǔ)能電路和調(diào)壓電路，壓電能量收集整流電路、電磁能量收集整流電路、儲(chǔ)能電路 和調(diào)壓電路依電回路方式連接組成一種電磁-壓電復(fù)合式振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換電路；整流電路用 來(lái)將電磁和壓電發(fā)電本體輸出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，兩部分電能在儲(chǔ)能電路儲(chǔ)存下來(lái)， 然后經(jīng)過(guò)調(diào)壓電路調(diào)理變壓后輸出需要的電壓，儲(chǔ)能電路和調(diào)壓電路之間用止逆二極管相 連。
[0005] 其中，所述整流電路包括兩個(gè)型號(hào)DF005S的整流器DF1和DF2,整流器DF1輸出電 能在超級(jí)電容C1儲(chǔ)存，整流器DF2輸出電能在超級(jí)電容C2儲(chǔ)存。
[0006] 其中，所述儲(chǔ)能電路包括兩個(gè)超級(jí)電容C1和C2,還包括兩個(gè)止逆二極管D1和D2， 整流器DF1輸出電能在超級(jí)電容C1得到儲(chǔ)存，C1輸出經(jīng)過(guò)止逆二極管D1與超級(jí)電容C2相 并聯(lián)，C1儲(chǔ)存的電能單方向傳送到C2儲(chǔ)存，整流器DF2輸出電能先經(jīng)過(guò)止逆二極管D1后 在超級(jí)電容C2得到儲(chǔ)存。
[0007] 其中，所述調(diào)壓電路由一個(gè)直流調(diào)壓芯片TPS62200、四個(gè)電容C3、C4、C5和C6、兩 個(gè)電阻R1和R2、一個(gè)電感L1依電回路方式連接，電阻R1和R2的阻值之和不超過(guò)1 ΜΩ， R1和R2的比值決定輸出電壓的大小，C4和C5的比值與R1和R2的比值互為倒數(shù)，L1濾波 電感取值為10 μ H，C6濾波電容取值為10 μ F。
[0008] 本發(fā)明具有以下有益效果： (1)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在有限的體積內(nèi)，同時(shí)收集磁電和壓電兩種電能。
[0009] (2)不增加發(fā)電裝置體積的前提下，提高了能量轉(zhuǎn)換效率，增大了系統(tǒng)輸出功率； (3) 儲(chǔ)能電路中采用止逆二極管保證了電能的單方向傳輸儲(chǔ)存，同時(shí)阻斷了電磁發(fā)電 和壓電發(fā)電單元互為負(fù)載的影響，提高了發(fā)電效率和輸出功率，使系統(tǒng)發(fā)電性能更穩(wěn)定； (4) 儲(chǔ)能電路和調(diào)壓電路采用止逆二極管連接保證了電能的單方向傳輸調(diào)理，調(diào)壓電 路可根據(jù)需要調(diào)節(jié)電平，滿足了多種場(chǎng)合的電壓需求。
[0010] (5)本電路將壓電式和磁電式能量收集方式很好地結(jié)合起來(lái)，與各自單獨(dú)收集方 式相比，提高能量收集效率，使更多場(chǎng)合能夠使用。
[0011] (6 )本電路整合電磁和壓電兩種能量收集方式，不增加發(fā)電裝置體積的前提下，提 高了能量轉(zhuǎn)換效率，增大了系統(tǒng)輸出功率；儲(chǔ)能電路中采用止逆二極管保證了電能的單方 向傳輸儲(chǔ)存，同時(shí)阻斷了電磁發(fā)電和壓電發(fā)電單元互為負(fù)載的影響，提高了發(fā)電效率和輸 出功率，使系統(tǒng)發(fā)電性能更穩(wěn)定；儲(chǔ)能電路和調(diào)壓電路采用止逆二極管連接保證了電能的 單方向傳輸調(diào)理，調(diào)壓電路可根據(jù)需要調(diào)節(jié)電平，滿足了多種場(chǎng)合的電壓需求。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1為一種電磁-壓電復(fù)合式振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換電路不意圖。
[0013] 圖中：1壓電能量收集整流電路,2電磁能量收集整流電路，3儲(chǔ)能電路，4調(diào)壓電 路。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖對(duì)技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0015] 如圖1所示,該電路包括壓電能量收集整流電路1、電磁能量收集整流電路2、儲(chǔ)能 電路3和調(diào)壓電路4,壓電能量收集整流電路1、電磁能量收集整流電路2、儲(chǔ)能電路3和調(diào) 壓電路4依電回路方式連接組成一種電磁-壓電復(fù)合式振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換電路；整流電路1、2 用來(lái)將電磁和壓電發(fā)電本體輸出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，兩部分電能在儲(chǔ)能電路3儲(chǔ)存下 來(lái)，然后經(jīng)過(guò)調(diào)壓電路4調(diào)理變壓后輸出需要的電壓，儲(chǔ)能電路3和調(diào)壓電路4之間用止逆 二極管相連。
[0016] 其中，所述整流電路1、2包括兩個(gè)型號(hào)DF005S的整流器DF1和DF2,整流器DF1將 壓電方式收集的電能轉(zhuǎn)化成直流電，整流器DF1輸出電能在超級(jí)電容C1儲(chǔ)存，整流器DF2 將電磁方式收集的電能轉(zhuǎn)化成直流電，整流器DF2輸出電能在超級(jí)電容C2儲(chǔ)存；整流器 DF1輸出的正負(fù)極和超級(jí)電容C1的正負(fù)極相連，整流器DF2輸出正極經(jīng)止逆二極管D2連接 超級(jí)電容C2正極。
[0017] 其中，所述儲(chǔ)能電路3包括兩個(gè)超級(jí)電容C1和C2,還包括兩個(gè)止逆二極管D1和 D2,整流器DF1輸出電能在超級(jí)電容C1得到儲(chǔ)存，C1輸出經(jīng)過(guò)止逆二極管D1與超級(jí)電容 C2相并聯(lián)，C1儲(chǔ)存的電能單方向傳送到C2儲(chǔ)存，整流器DF2輸出電能先經(jīng)過(guò)止逆二極管D1 后在超級(jí)電容C2得到儲(chǔ)存。
[0018] 其中，所述調(diào)壓電路4由一個(gè)直流調(diào)壓芯片TPS62200、四個(gè)電容C3、C4、C5和C6、 兩個(gè)電阻R1和R2、一個(gè)電感L1依電回路方式連接，電阻R1和R2的阻值之和不超過(guò)1 ΜΩ， R1和R2的比值決定輸出電壓的大小，C4和C5的比值與R1和R2的比值互為倒數(shù)，L1濾波 電感取值為10 μ H，C6濾波電容取值為10 μ F，電容C3 -端連接直流調(diào)壓芯片TPS62200輸 入端口 '，一端接地，電阻R1和電容C4的一端相連后經(jīng)電感L1和直流調(diào)壓芯片TPS62200 的SW端口連接，另一端接直流調(diào)壓芯片TPS62200的FB端口，電阻R2和電容C5 -端相連 后接直流調(diào)壓芯片TPS62200的FB端口，另一端相連后接地，電容C6 -端經(jīng)電感L1和直流 調(diào)壓芯片TPS62200的SW端口連接，另一端接地。
【權(quán)利要求】
1. 一種電磁-壓電復(fù)合式振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換電路，其特征在于：該電路包括壓電能量收集 整流電路（1 )、電磁能量收集整流電路（2)、儲(chǔ)能電路（3)和調(diào)壓電路（4)，壓電能量收集整 流電路（1)、電磁能量收集整流電路（2)、儲(chǔ)能電路（3)和調(diào)壓電路（4)依電回路方式連接組 成一種電磁-壓電復(fù)合式振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換電路；整流電路（1、2)用來(lái)將電磁和壓電發(fā)電本體 輸出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，兩部分電能在儲(chǔ)能電路（3)儲(chǔ)存下來(lái)，然后經(jīng)過(guò)調(diào)壓電路（4) 調(diào)理變壓后輸出需要的電壓，儲(chǔ)能電路（3)和調(diào)壓電路（4)之間用止逆二極管相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁-壓電復(fù)合式振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換電路，其特征在于：所 述整流電路（1、2)包括兩個(gè)型號(hào)DF005S的整流器DF1和DF2,整流器DF1將壓電方式收集 的電能轉(zhuǎn)化成直流電，整流器DF1輸出電能在超級(jí)電容C1儲(chǔ)存，整流器DF2將電磁方式收 集的電能轉(zhuǎn)化成直流電，整流器DF2輸出電能在超級(jí)電容C2儲(chǔ)存；整流器DF1輸出的正負(fù) 極和超級(jí)電容C1的正負(fù)極相連，整流器DF2輸出正極經(jīng)止逆二極管D2連接超級(jí)電容C2正 極。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁-壓電復(fù)合式振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換電路，其特征在于：所 述儲(chǔ)能電路（3)包括兩個(gè)超級(jí)電容C1和C2,還包括兩個(gè)止逆二極管D1和D2,整流器DF1輸 出電能在超級(jí)電容C1得到儲(chǔ)存，C1輸出經(jīng)過(guò)止逆二極管D1與超級(jí)電容C2相并聯(lián)，C1儲(chǔ)存 的電能單方向傳送到C2儲(chǔ)存，整流器DF2輸出電能先經(jīng)過(guò)止逆二極管D1后在超級(jí)電容C2 得到儲(chǔ)存。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁-壓電復(fù)合式振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換電路，其特征在于：所 述調(diào)壓電路（4)由一個(gè)直流調(diào)壓芯片TPS62200、四個(gè)電容C3、C4、C5和C6、兩個(gè)電阻R1和 R2、一個(gè)電感L1依電回路方式連接，電阻R1和R2的阻值之和不超過(guò)1 ΜΩ，C4和C5的比 值與R1和R2的比值互為倒數(shù)，L1濾波電感取值為10 μ H，C6濾波電容取值為10 μ F，電容 C3 -端連接直流調(diào)壓芯片TPS62200輸入端口 '，一端接地，電阻R1和電容C4的一端相連 后經(jīng)電感L1和直流調(diào)壓芯片TPS62200的SW端口連接，另一端接直流調(diào)壓芯片TPS62200 的FB端口，電阻R2和電容C5 -端相連后接直流調(diào)壓芯片TPS62200的FB端口，另一端相 連后接地，電容C6 -端經(jīng)電感L1和直流調(diào)壓芯片TPS62200的SW端口連接，另一端接地。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK104158254SQ201410410647
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月20日
【發(fā)明者】桑英軍, 范媛媛, 陳奇, 陳萬(wàn), 宋振放, 高原, 曹陽(yáng), 黃振揚(yáng) 申請(qǐng)人:淮陰工學(xué)院