一种电磁-压电复合式振动能量转换电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种电磁-压电复合式振动能量转换电路，该电路包括压电能量收集整流电路（1）、电磁能量收集整流电路（2）、储能电路（3）和调压电路（4），压电能量收集整流电路（1）、电磁能量收集整流电路（2）、储能电路（3）和调压电路（4）依电回路方式连接组成一种电磁-压电复合式振动能量转换电路；整流电路（1、2）用来将电磁和压电发电本体输出的交流电转换成直流电，两部分电能在储能电路（3）储存下来，然后经过调压电路（4）调理变压后输出需要的电压。本发明的电路整合电磁和压电两种能量收集方式，两种能源整合后共用调压电路，电路复杂程度不高，输出功率得到大幅度提升，提高电能转换效率。
【专利说明】一种电磁-压电复合式振动能量转换电路
【技术领域】
[0001] 本发明涉及振动能量转换电路，尤其涉及一种利用压电效应和电磁感应对环境振 动能量提取的自供电式电路。
【背景技术】
[0002] 随着能源资源的日益匮乏和人类环保意识的日益增强，人们对可靠的不间断电力 的需求也日益增强，传统而单一的发电装置已不能满足人类的需要，混合能量收集装置配 合超级电容电路使用，将收集到的环境能量存储起来，实现对负载供电。在一些低功耗设备 如无线传感器网络节点或者易燃易爆等危险场所时，电池更换问题更是难以解决，这种独 特的自供电系统可以在许多电子设备中替代电池。自然界中振动无处不在，如海浪波动，人 行走时产生上下振动，汽车颠簸等等，振动能量收集可分为压电式，静电式，磁电式等等，但 目前能量收集装置只能收集单一能量，能量利用率低，电能转换效率低。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于：提供一种电磁-压电复合式振动能量转换电路，电路简单，收 集电磁或者压电能量，明显提高能量收集效率，增大输出功率，提高能量利用率以及电能转 换效率。
[0004] 本发明的技术解决方案是：该电路包括压电能量收集整流电路、电磁能量收集整 流电路、储能电路和调压电路，压电能量收集整流电路、电磁能量收集整流电路、储能电路 和调压电路依电回路方式连接组成一种电磁-压电复合式振动能量转换电路；整流电路用 来将电磁和压电发电本体输出的交流电转换成直流电，两部分电能在储能电路储存下来， 然后经过调压电路调理变压后输出需要的电压，储能电路和调压电路之间用止逆二极管相 连。
[0005] 其中，所述整流电路包括两个型号DF005S的整流器DF1和DF2,整流器DF1输出电 能在超级电容C1储存，整流器DF2输出电能在超级电容C2储存。
[0006] 其中，所述储能电路包括两个超级电容C1和C2,还包括两个止逆二极管D1和D2， 整流器DF1输出电能在超级电容C1得到储存，C1输出经过止逆二极管D1与超级电容C2相 并联，C1储存的电能单方向传送到C2储存，整流器DF2输出电能先经过止逆二极管D1后 在超级电容C2得到储存。
[0007] 其中，所述调压电路由一个直流调压芯片TPS62200、四个电容C3、C4、C5和C6、两 个电阻R1和R2、一个电感L1依电回路方式连接，电阻R1和R2的阻值之和不超过1 ΜΩ， R1和R2的比值决定输出电压的大小，C4和C5的比值与R1和R2的比值互为倒数，L1滤波 电感取值为10 μ H，C6滤波电容取值为10 μ F。
[0008] 本发明具有以下有益效果： (1)电路结构简单，在有限的体积内，同时收集磁电和压电两种电能。
[0009] (2)不增加发电装置体积的前提下，提高了能量转换效率，增大了系统输出功率； (3) 储能电路中采用止逆二极管保证了电能的单方向传输储存，同时阻断了电磁发电 和压电发电单元互为负载的影响，提高了发电效率和输出功率，使系统发电性能更稳定； (4) 储能电路和调压电路采用止逆二极管连接保证了电能的单方向传输调理，调压电 路可根据需要调节电平，满足了多种场合的电压需求。
[0010] (5)本电路将压电式和磁电式能量收集方式很好地结合起来，与各自单独收集方 式相比，提高能量收集效率，使更多场合能够使用。
[0011] (6 )本电路整合电磁和压电两种能量收集方式，不增加发电装置体积的前提下，提 高了能量转换效率，增大了系统输出功率；储能电路中采用止逆二极管保证了电能的单方 向传输储存，同时阻断了电磁发电和压电发电单元互为负载的影响，提高了发电效率和输 出功率，使系统发电性能更稳定；储能电路和调压电路采用止逆二极管连接保证了电能的 单方向传输调理，调压电路可根据需要调节电平，满足了多种场合的电压需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1为一种电磁-压电复合式振动能量转换电路不意图。
[0013] 图中：1压电能量收集整流电路,2电磁能量收集整流电路，3储能电路，4调压电 路。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图对技术方案进行详细说明。
[0015] 如图1所示,该电路包括压电能量收集整流电路1、电磁能量收集整流电路2、储能 电路3和调压电路4,压电能量收集整流电路1、电磁能量收集整流电路2、储能电路3和调 压电路4依电回路方式连接组成一种电磁-压电复合式振动能量转换电路；整流电路1、2 用来将电磁和压电发电本体输出的交流电转换成直流电，两部分电能在储能电路3储存下 来，然后经过调压电路4调理变压后输出需要的电压，储能电路3和调压电路4之间用止逆 二极管相连。
[0016] 其中，所述整流电路1、2包括两个型号DF005S的整流器DF1和DF2,整流器DF1将 压电方式收集的电能转化成直流电，整流器DF1输出电能在超级电容C1储存，整流器DF2 将电磁方式收集的电能转化成直流电，整流器DF2输出电能在超级电容C2储存；整流器 DF1输出的正负极和超级电容C1的正负极相连，整流器DF2输出正极经止逆二极管D2连接 超级电容C2正极。
[0017] 其中，所述储能电路3包括两个超级电容C1和C2,还包括两个止逆二极管D1和 D2,整流器DF1输出电能在超级电容C1得到储存，C1输出经过止逆二极管D1与超级电容 C2相并联，C1储存的电能单方向传送到C2储存，整流器DF2输出电能先经过止逆二极管D1 后在超级电容C2得到储存。
[0018] 其中，所述调压电路4由一个直流调压芯片TPS62200、四个电容C3、C4、C5和C6、 两个电阻R1和R2、一个电感L1依电回路方式连接，电阻R1和R2的阻值之和不超过1 ΜΩ， R1和R2的比值决定输出电压的大小，C4和C5的比值与R1和R2的比值互为倒数，L1滤波 电感取值为10 μ H，C6滤波电容取值为10 μ F，电容C3 -端连接直流调压芯片TPS62200输 入端口 '，一端接地，电阻R1和电容C4的一端相连后经电感L1和直流调压芯片TPS62200 的SW端口连接，另一端接直流调压芯片TPS62200的FB端口，电阻R2和电容C5 -端相连 后接直流调压芯片TPS62200的FB端口，另一端相连后接地，电容C6 -端经电感L1和直流 调压芯片TPS62200的SW端口连接，另一端接地。
【权利要求】
1. 一种电磁-压电复合式振动能量转换电路，其特征在于：该电路包括压电能量收集 整流电路（1 )、电磁能量收集整流电路（2)、储能电路（3)和调压电路（4)，压电能量收集整 流电路（1)、电磁能量收集整流电路（2)、储能电路（3)和调压电路（4)依电回路方式连接组 成一种电磁-压电复合式振动能量转换电路；整流电路（1、2)用来将电磁和压电发电本体 输出的交流电转换成直流电，两部分电能在储能电路（3)储存下来，然后经过调压电路（4) 调理变压后输出需要的电压，储能电路（3)和调压电路（4)之间用止逆二极管相连。
2. 根据权利要求1所述的一种电磁-压电复合式振动能量转换电路，其特征在于：所 述整流电路（1、2)包括两个型号DF005S的整流器DF1和DF2,整流器DF1将压电方式收集 的电能转化成直流电，整流器DF1输出电能在超级电容C1储存，整流器DF2将电磁方式收 集的电能转化成直流电，整流器DF2输出电能在超级电容C2储存；整流器DF1输出的正负 极和超级电容C1的正负极相连，整流器DF2输出正极经止逆二极管D2连接超级电容C2正 极。
3. 根据权利要求1所述的一种电磁-压电复合式振动能量转换电路，其特征在于：所 述储能电路（3)包括两个超级电容C1和C2,还包括两个止逆二极管D1和D2,整流器DF1输 出电能在超级电容C1得到储存，C1输出经过止逆二极管D1与超级电容C2相并联，C1储存 的电能单方向传送到C2储存，整流器DF2输出电能先经过止逆二极管D1后在超级电容C2 得到储存。
4. 根据权利要求1所述的一种电磁-压电复合式振动能量转换电路，其特征在于：所 述调压电路（4)由一个直流调压芯片TPS62200、四个电容C3、C4、C5和C6、两个电阻R1和 R2、一个电感L1依电回路方式连接，电阻R1和R2的阻值之和不超过1 ΜΩ，C4和C5的比 值与R1和R2的比值互为倒数，L1滤波电感取值为10 μ H，C6滤波电容取值为10 μ F，电容 C3 -端连接直流调压芯片TPS62200输入端口 '，一端接地，电阻R1和电容C4的一端相连 后经电感L1和直流调压芯片TPS62200的SW端口连接，另一端接直流调压芯片TPS62200 的FB端口，电阻R2和电容C5 -端相连后接直流调压芯片TPS62200的FB端口，另一端相 连后接地，电容C6 -端经电感L1和直流调压芯片TPS62200的SW端口连接，另一端接地。
【文档编号】H02J7/00GK104158254SQ201410410647
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月20日 优先权日:2014年8月20日
【发明者】桑英军, 范媛媛, 陈奇, 陈万, 宋振放, 高原, 曹阳, 黄振扬 申请人:淮阴工学院