基于同步開(kāi)關(guān)電感技術(shù)的能量回收電路研究.pdf

1、能量回收技術(shù)是無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)及便攜式電子設(shè)備向微型化和實(shí)用化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。在各類(lèi)能量回收技術(shù)中，振動(dòng)能量回收技術(shù)因其能量密度大、輸出功率高、易于系統(tǒng)集成化等優(yōu)點(diǎn)，在MEMS應(yīng)用方面得到了迅速發(fā)展。本文基于CMOS集成電路，提出了單級(jí)、雙級(jí)兩個(gè)新的非線(xiàn)性能量回收接口電路，使其成為一種高效、低功耗、集成度高的能量回收系統(tǒng)。主要研究?jī)?nèi)容和所得到的結(jié)論如下:
　　(1)推導(dǎo)了標(biāo)準(zhǔn)能量收集電路(Standard)、同步電荷提取電路(SECE

2、)、并聯(lián)同步開(kāi)關(guān)電感電路(P-SSHI)和串聯(lián)同步開(kāi)關(guān)電感電路(S-SSHI)四種經(jīng)典接口電路的理論回收功率，分析了它們的最大輸出功率與最佳負(fù)載匹配范圍。結(jié)果表明，四種經(jīng)典接口電路中P-SSHI電路回收功率最大，而SECE電路回收功率不受負(fù)載變化影響。
　　(2)基于并聯(lián)同步開(kāi)關(guān)電感(P-SSHI)接口電路，設(shè)計(jì)了一種單級(jí)的高效壓電能量收集芯片。芯片包括P-SSHI電路、控制電路和信號(hào)調(diào)理電路。芯片具有開(kāi)關(guān)控制信號(hào)較少、控制電路結(jié)

3、構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。輸出端的設(shè)計(jì)能夠有效地抑制回流效應(yīng)，提高了能量收集效率?；?.5μm CMOS工藝仿真結(jié)果顯示在相同激勵(lì)下該芯片收集的最大功率可達(dá)178.2μW，是傳統(tǒng)AC-DC整流電路的10倍以上。
　　(3)設(shè)計(jì)了一種新的雙級(jí)能量回收接口電路，詳細(xì)闡明了此接口電路的工作過(guò)程，推導(dǎo)了雙級(jí)能量回收接口電路的理論回收功率，分析了使能量回收功率最大的控制開(kāi)關(guān)的最優(yōu)導(dǎo)通時(shí)間。此雙級(jí)能量回收接口電路不僅回收功率大而且克服了前面單