电磁式振动能量收集器、线圈切换控制电路及系统的制作方法

本发明涉及电子，具体地涉及一种电磁式振动能量收集器、一种线圈切换控制电路、一种线圈切换控制方法、一种线圈切换控制装置、一种电磁式振动能量收集系统和一种芯片。

背景技术：

1、振动能量收集技术旨在利用环境中存在的微弱振动能量产生电能，为低功耗无线传感器网络供电，以减少甚至替代传统电池的使用，降低无线传感器网络的维护成本。这种供电方式更加环保节能，更符合未来的发展要求，因此具有非常广阔的前景和市场。电磁式振动能量收集依靠磁铁和线圈的相对运动将振动能转化为电能，是一种高功率密度、高可靠性的振动能量收集方法，目前已在人体、海洋、工业环境等场合有了很多应用。

2、振动能量收集器将振动转换为电能，而环境中的振动大小一般是变化的，这导致振动能量收集器的输出电压会发生改变。现有的电磁式振动能量收集器都通过一个固定的线圈输出电压，无法灵活调节自身的输出电压大小，这将导致后级电能管理电路的效率低下，甚至可能损坏后级电路。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的是提供一种电磁式振动能量收集器、一种线圈切换控制电路、一种线圈切换控制方法、一种线圈切换控制装置、一种电磁式振动能量收集系统和一种芯片，用以解决现有的电磁式振动能量收集器无法灵活调节自身的输出电压的缺陷。

2、为了实现上述目的，本发明实施例提供一种电磁式振动能量收集器，包括：

3、振动能量收集器本体，所述振动能量收集器本体包括多组线圈；以及

4、线圈切换电路，所述线圈切换电路包括模拟开关，所述线圈切换电路用于基于所述模拟开关对所述多组线圈之间的连接方式进行切换，以改变所述振动能量收集器本体的输出电压。

5、可选的，所述多组线圈包括沿第一方向排列设置的n组线圈；所述模拟开关包括n-1个开关组；所述n组线圈中相邻的两组线圈之间电连接有一个所述开关组；

6、每个所述开关组包括：

7、单刀单掷模拟开关，所述单刀单掷模拟开关的一端与所述n组线圈中的第一线圈的第一端电连接，所述单刀单掷模拟开关的另一端与所述第一线圈相邻的第二线圈的第一端电连接；

8、单刀双掷模拟开关，所述单刀双掷模拟开关的动端与第一线圈的第二端电连接，所述单刀双掷模拟开关的第一不动端与所述第二线圈的第二端电连接，所述单刀双掷模拟开关的第二不动端与所述第二线圈的第一端电连接。

9、另一方面，本发明实施例还提供一种线圈切换控制电路，包括：

10、上述电磁式振动能量收集器；

11、第一整流桥，与所述电磁式振动能量收集器电连接，用于将电磁式振动能量收集器的输出的交流电转换成直流电；

12、迟滞比较器，与所述第一整流桥电连接，用于监测所述第一整流桥的输出电压；

13、触发器，与所述迟滞比较器电连接，用于在所述第一整流桥的输出电压满足预设条件的情况下输出翻转信号；

14、控制信号生成电路，与所述触发器电连接，用于基于所述翻转信号生成输入至所述电磁式振动能量收集器的模拟开关的控制信号，以使所述电磁式振动能量收集器中多组线圈之间的连接方式进行切换，并改变所述电磁式振动能量收集器的输出电压。

15、另一方面，本发明实施例还提供一种线圈切换控制方法，应用于线圈切换控制电路，所述方法包括：

16、通过触发器在第一整流桥的输出电压满足预设条件的情况下输出翻转信号；

17、通过控制信号生成电路基于所述翻转信号生成输入至电磁式振动能量收集器的模拟开关的控制信号，以使所述电磁式振动能量收集器中多组线圈之间的连接方式进行切换，并改变所述电磁式振动能量收集器的输出电压。

18、可选的，所述翻转信号包括第一翻转信号；所述通过触发器在第一整流桥的输出电压满足预设条件的情况下输出翻转信号，包括：

19、通过触发器在第一整流桥的输出电压大于或等于第一设定阈值的情况下输出所述第一翻转信号；

20、所述通过控制信号生成电路基于所述翻转信号生成输入至电磁式振动能量收集器的模拟开关的控制信号，包括：

21、通过控制信号生成电路基于所述第一翻转信号生成输入至电磁式振动能量收集器的模拟开关的控制信号，以使所述电磁式振动能量收集器中多组线圈之间的连接方式进行切换，以减小所述电磁式振动能量收集器的输出电压。

22、可选的，所述翻转信号包括第二翻转信号；所述通过触发器在第一整流桥的输出电压满足预设条件的情况下输出翻转信号，包括：

23、通过触发器在第一整流桥的输出电压小于第二设定阈值的情况下输出所述第二翻转信号；

24、所述通过控制信号生成电路基于所述翻转信号生成输入至电磁式振动能量收集器的模拟开关的控制信号，包括：

25、通过控制信号生成电路基于所述第二翻转信号生成输入至电磁式振动能量收集器的模拟开关的控制信号，以使所述电磁式振动能量收集器中多组线圈之间的连接方式进行切换，以增大所述电磁式振动能量收集器的输出电压；

26、其中，所述第一设定阈值大于所述第二设定阈值。

27、另一方面，本发明实施例还提供一种线圈切换控制装置，包括：

28、翻转信号输出模块，用于通过触发器在第一整流桥的输出电压满足预设条件的情况下输出翻转信号；

29、控制模块，用于通过控制信号生成电路基于所述翻转信号生成输入至电磁式振动能量收集器的模拟开关的控制信号，以使所述电磁式振动能量收集器中多组线圈之间的连接方式进行切换，并改变所述电磁式振动能量收集器的输出电压。

30、另一方面，本发明实施例还提供一种电磁式振动能量收集系统，包括：

31、上述电磁式振动能量收集器；

32、第二整流桥，与所述电磁式振动能量收集器电连接，用于将电磁式振动能量收集器的输出的交流电转换成直流电；

33、电能管理芯片，与所述第二整流桥电连接，用于基于所述第二整流桥输出的直流电产生输入至所述电磁式振动能量收集器的模拟开关的控制信号，使所述电磁式振动能量收集器中多组线圈之间的连接方式进行切换，以使所述电磁式振动能量收集器的输出电压在设定阈值范围内；

34、储能设备，与所述电能管理芯片电连接，用于在所述电磁式振动能量收集器的输出电压在设定阈值范围内时，接收所述电能管理芯片输出的供能电压。

35、另一方面，本发明实施例还提供一种线圈切换控制方法，应用于电磁式振动能量收集系统，所述方法包括：

36、控制电能管理芯片基于第二整流桥输出的直流电，产生输入至电磁式振动能量收集器的模拟开关的控制信号，使所述电磁式振动能量收集器中多组线圈之间的连接方式进行切换，以使所述电磁式振动能量收集器的输出电压在设定阈值范围内。

37、可选的，所述控制电能管理芯片基于第二整流桥输出的直流电，产生输入至电磁式振动能量收集器的模拟开关的控制信号，包括：

38、在所述第二整流桥输出的直流电大于或等于第一设定阈值的情况下，控制电能管理芯片产生输入至电磁式振动能量收集器的模拟开关的第一控制信号，以使所述电磁式振动能量收集器中多组线圈之间的连接方式进行切换，以减小所述电磁式振动能量收集器的输出电压。

39、可选的，所述控制电能管理芯片基于第二整流桥输出的直流电，产生输入至电磁式振动能量收集器的模拟开关的控制信号，包括：

40、在所述第二整流桥输出的直流电小于第二设定阈值的情况下，控制电能管理芯片产生输入至电磁式振动能量收集器的模拟开关的第二控制信号，以使所述电磁式振动能量收集器中多组线圈之间的连接方式进行切换，以增大所述电磁式振动能量收集器的输出电压；

41、其中，所述第一设定阈值大于所述第二设定阈值。

42、另一方面，本发明实施例还提供一种线圈切换控制装置，包括：

43、控制模块，用于控制电能管理芯片基于第二整流桥输出的直流电，产生输入至电磁式振动能量收集器的模拟开关的控制信号，使所述电磁式振动能量收集器中多组线圈之间的连接方式进行切换，以使所述电磁式振动能量收集器的输出电压在设定阈值范围内。

44、另一方面，本发明实施例还提供一种芯片，包括线圈切换控制电路，或电磁式振动能量收集系统。

45、另一方面，本发明还提供一种机器可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述线圈切换控制方法。

46、通过上述技术方案，本发明通过线圈切换电路基于模拟开关对振动能量收集器本体的多组线圈之间的连接方式进行切换，从而改变所述振动能量收集器本体的输出电压，解决现有的电磁式振动能量收集器无法灵活调节自身的输出电压的缺陷。

47、本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。