壓電式器件簡化振動能量收集原理介紹

圖 2 中示出的電路采用了一個小型壓電換能器，用于將機械振動轉換為一個AC 電壓電源，以饋入LTC3588-1的內(nèi)部橋式整流器。它能夠收集小的振動能源并生成系統(tǒng)電源，而沒有使用傳統(tǒng)的電池電源。

LTC3588-1是一款超低靜態(tài)電流電源，專為能量收集和/或低電流降壓應用而設計。該器件可直接連接至一個壓電電源或AC電源，對電壓波形進行校正并將收集的能量存儲在一個外部電容器上，通過一個內(nèi)部并聯(lián)穩(wěn)壓器泄放任何多余的功率并借助一個毫微功率高效降壓型穩(wěn)壓器來保持一個已調輸出電壓。

LTC3588-1的內(nèi)部全波橋式整流器可通過兩個差分輸入來使用，即負責對AC輸入進行整流的PZ1和PZ2。該整流輸出隨后被存儲在位于 VIN引腳上的一個電容器上，并可用作降壓型轉換器的能量儲存器。低損耗橋式整流器具有一個約400mV的總壓降和典型壓電生成電流 (一般在10μA左右)。該電橋能夠傳輸高達50mA的電流。當VIN引腳上擁有足夠的電壓時，降壓型轉換器將被使能以產(chǎn)生一個穩(wěn)壓輸出。

降壓型穩(wěn)壓器采用了一種遲滯電壓算法，以通過來自VOUT檢測引腳的內(nèi)部反饋對輸出加以控制。降壓型轉換器通過一個電感器將一個輸出電容器充電至一個略高于調節(jié)點的數(shù)值。它通過利用一個內(nèi)部PMOS開關使電感器電流斜坡上升至260mA、并隨后利用一個內(nèi)部NMOS開關使電感器電流斜坡下降至零以完成該任務，從而有效地將能量輸送至輸出電容器。其提供穩(wěn)壓輸出的遲滯方法降低了因FET開關操作所引起的損耗，并在輕負載條件下保持了一個輸出。降壓型轉換器在其執(zhí)行開關操作時提供了一個最小100mA的平均負載電流。

壓電式器件簡化振動能量收集原理

雖然“能量收集”自 2000 年初就已出現(xiàn)，但只是憑借近期的技術發(fā)展才將其推進至商業(yè)化階段。簡而言之，2010 年我們處在一個轉折點并將迎來其“成長”階段。運用能量收集技術的樓宇自動化傳感器應用已經(jīng)在歐洲得到推廣，這說明其成長階段可能已拉開序幕。