linearltc压电能量收集电源方案

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一种毫微功耗的微弱能量收集电路设计

一种毫微功耗的微弱能量收集电路设计

一种毫微功耗的微弱能量收集电路设计作者:韩晓婧张子佑刘锋来源:《物联网技术》2016年第09期摘要:随着物联网的发展以及传感器的广泛使用,以电池为主的无线传感器供电方式因电池的固有缺陷而备受关注。

将环境中的微弱能量转化为电能可以实现无线传感器网络节点自供电。

文中设计了一种毫微功耗的微弱能量收集电路,实验结果表明,通过收集环境中的微弱能量能够取代电池或者利用收集的能量给电池充电,从而延长电池的寿命,以解决无线传感器网络节点的供电问题。

关键词:低功耗;无线传感器;能量收集电路;自供电中图分类号:TN712.5 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2016)09-0090-040 引言环境中的微弱能量非常微小,但随着电子技术和制造业的发展,传感器正常工作的功耗也越来越低,收集环境中的微弱能量完全能够满足传感器正常工作的需求。

通过对微弱能量的收集来取代电池或者将收集的电能为电池供电是解决传感器供电问题的一种有效途径。

在过去的几年间,物联网技术得到了高速发展,而电源技术的进步却小得多,电池在能量的存储密度上没有太大提高[1]。

传统的无线传感器依靠电池供电来工作并以无线方式发送其测试数据[2]。

这种供电方式的优点在于比较可靠,但缺点是传感器网络节点的使用时间长短取决于供电电池的寿命[3]。

因此,研究者希望能够实现传感器的自供电,利用环境中的微弱能量取代电池或延长电池的寿命[4,5]。

环境中微弱能量的收集由于具有收集方便、来源广泛等优点,得到了研究者的极大关注,成为国际上的研究热点之一[6,7]。

本文设计了一种毫微功耗的微弱能量收集电路,利用LTC3588-1、LT3464、TLV61225三种芯片作为核心电压变换电路;LTC4071芯片为核心的充电控制电路;TPL5100芯片为核心输出控制电路设计微弱能量收集电路,将收集到的电能存储到储能装置或者直接给负载供电。

将能量收集器接入电路,验证微弱能量收集电路将收集的电能储存在锂电池中的可行性以及电路自身的低功耗。

基于低频声能量回收的压电式微型俘能器

基于低频声能量回收的压电式微型俘能器

 2022年第41卷第6期 传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)DOI:10.13873/J.1000—9787(2022)06—0045—03基于低频声能量回收的压电式微型俘能器

顾 聪,陈远晟,王 浩,陈 威(南京理工大学能源与动力工程学院,江苏南京210094)

摘 要:为了对环境中的低频声能量进行高效回收,提出了一种基于Helmholtz共鸣器、压电单晶片以及接口电路的压电式微型俘能器。通过理论分析了俘能器的最佳工作频率,通过实验对理论分析结果进行了验证,并且研究了声源在不同距离下,俘能器的输出特性。实验结果表明:当俘能器在共振频率下工作时,在距离声源0.1m,声压级为110dB,负载值为48kΩ时,最大输出功率高达24mW;当距离从1m增加至4m时,输出功率从1.17mW降低至0.38mW,俘能器在距离较远的情况下仍能够提供足够的功率为微电子器件进行远距离独立供能。关键词:声能量;俘能器;Helmholtz共鸣器;距离;功率中图分类号:TP212;TM282;TM919 文献标识码:A 文章编号:1000—9787(2022)06—0045—03

PiezoelectricmicroenergyharvesterbasedonlowfrequencyacousticenergyharvestGUCong,CHENYuansheng,WANGHao,CHENWei(SchoolofEnergyandPowerEngineering,NanjingUniversityofScienceandTechnology,Nanjing210094,China)

Abstract:Inordertoefficientlyrecyclelowfrequencyacousticenergyinenvironment,apiezoelectricmicroenergyharvesterbasedonHelmholtzresonator,piezoelectricsinglewaferandinterfacecircuitisproposed.Theoptimalworkingfrequencyoftheenergyharvesterisanalyzedtheoretically,thetheoreticalanalysisresultsareverifiedbyexperiments,andtheoutputcharacteristicsoftheenergyharvesteratdifferentdistancesofsoundsourcearestudied.Theexperimentalresultsshowthatwhentheenergyharvesterworksatresonantfrequency,themaximumoutputpowerisashighas24mWwhenthedistancefromthesoundsourceis0.1m,thesoundpressurelevelis110dBandtheloadvalueis48kΩ.Whenthedistanceincreasesfrom1mto4m,theoutputpowerdecreasesfrom1.17mWto0.38mW.Theenergyharvestercanstillprovideenoughpowertopowermicroelectronicdevicesatalongdistance.Keywords:acousticenergy;energyharvester;Helmholtzresonator;distance;power

一种基于悬臂梁式压电双晶片的能量收集器设计

一种基于悬臂梁式压电双晶片的能量收集器设计

一种基于悬臂梁式压电双晶片的能量收集器设计张倩昀;梁国凯;梁朝芳【摘要】,从悬臂梁式压电能量收集器结构设计和能量收集电路设计两方面出发,介绍了一种基于悬臂梁式压电双晶片的能量收集器设计.结构设计上,选用矩形结构悬臂梁式基板和矩形结构压电片的组合方式.压电双晶片采用并联连接,共同构成了压电能量收集器结构.从电路设计上,通过四倍增压电路对压电陶瓷片上因振动产生的交流电压进行整流、滤波和升压,并采用芯片Max1811高集成度电池充电器对所得直流电进行存储,获得了可为发光二极管供电的直流电压.电路分析与实验测试表明,设计的能量收集器能够实现对外界振动能量的收集.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2018(035)006【总页数】3页(P90-92)【关键词】压电陶瓷;悬臂梁;能量收集;Max1811【作者】张倩昀;梁国凯;梁朝芳【作者单位】西安航空学院电子工程学院,陕西西安 710077;西安航空学院电子工程学院,陕西西安 710077;中航工业西安飞机工业有限责任公司,陕西西安710089【正文语种】中文0 引言社会发展应以能源应用为前提。

生活中,振动无处不在。

一方面周围环境振动会在结构上造成损伤,缩短结构使用寿命;另一方面,振动会对环境带来噪声污染。

如果可以将这些振动能量收集起来转换为电能并采集利用,不但能够减少结构损伤,降低结构推护成本,而且可以降低噪声。

因此,对振动能量的采集是人们需要关注和解决的问题。

振动能量的采集通常有三种方式:电磁式[1-3]、静电式[4-5]和压电式[6-10]。

电磁式技术较成熟,能量转换效率较高,但其机构复杂、体积较大。

静电式可方便与微机电系统结合,但产生的电能很难实现器件商业化。

压电式原理是基于压电效应,即压电材料在外力作用下产生电荷。

近年来,压电能量采集技术受到了广泛关注。

作为长期甚至无限生命周期的自主供电系统,压电能量收集器在一些不便更换电池或者希望避免电池更换场合具有广阔的发展空间。

压电能量收集 功率密度

压电能量收集 功率密度

压电能量收集的功率密度是指单位面积或单位体积内可以收集到的电能。

功率密度越高,意味着单位时间内可以转换到电能的机械能越多,从而可以收集到更多的电能。

在压电能量收集的研究中,提高功率密度是一个重要的研究方向。

通过优化结构设计、改进材料性能、引入先进的能量转换技术等方式,可以有效提高压电能量收集器的功率密度。

例如,采用柔性材料和结构设计,可以在不增加设备体积和重量的情况下,提高压电能量收集器的功率密度;采用高性能压电材料,可以提高压电能量转换效率,从而提高功率密度。

同时,引入先进的能量转换技术,如逆变器、电池等,也可以进一步提高功率密度。

总之,提高压电能量收集的功率密度对于提高设备的能量转换效率、满足能源需求、推动可再生能源技术的发展具有重要意义。

凌力尔特推出完整的能量采集解决方案

凌力尔特推出完整的能量采集解决方案

I I 5 1 , 数码 成 像 产 品提 供 了业 内 最 快 、 精 确 的 图 S 1 2 为 5 最 像 传感 器 驱 动解 决 方 案 。 新 的 I L 5 l 路 C D驱 动 器使 用 了 I tri 的专 S 5 1 2双 C nesl 利技 术 , 高 容 性 的 图像 传 感 器 负 载 中 实 现 了快 速 、 配 在 匹
境 温 度 下 提 供最 高 1 的 电 流 , 利 用 二 极 管 仿 真 来 改 0A 并 善 轻 负 载 效 率 。新 器 件 还 提 供 电 荷 泵 输 出 ( O)选 项 来 CP 加 强 MOS T栅 极 驱 动 , 而 在 中 度 负 载 到 全 负 载 条 件 FE 从 下 达 到 最 高 效 率 。此 外 ,R 8 0 拥 有 3 2 的 宽 输 I37M ~ 6V
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器 产 品 F 6 4 A, MS 1 4 帮助 设 计 人 员 适 应 这 一转 变 。

线性电源设计制作实训报告

线性电源设计制作实训报告

线性电源设计制作实训报告一、实训背景线性电源是电子电路中常见的一种电源,通过将交流电转化为恒定的直流电来为电子设备供电。

在本次实训中,我们需要设计并制作一个简单的线性电源,以加深对线性电源原理及设计要点的理解,并掌握实际制作的技能。

二、设计方案2.1 电源基本要求我们设计的线性电源需要满足以下基本要求:- 输入电压:交流220V,50Hz- 输出电压:可调范围1.5V-15V- 输出电流:最大输出电流为1A- 稳定性:输出电压波动不超过±0.02V- 效率:理论效率不低于70%2.2 线性电源原理线性电源由变压器、整流器、滤波电容、稳压电路和稳流电路等部分组成。

主要包括三个环节的工作:- 变压器:将交流电转化为所需电压的交流电- 整流器:将交流电转化为脉动较小的直流电- 稳压稳流电路:对直流电进行稳压稳流处理,以保持输出电压稳定2.3 设计流程我们按照以下流程进行线性电源的设计:1. 计算电源负载电流及功率需求,确定输出电流和电压范围;2. 选择合适的变压器,并计算变压器的变比、绕组匝数等参数;3. 设计整流电路,选取适当的整流桥及滤波电容,使得输出电压稳定;4. 设计稳压稳流电路,选取适当的稳压稳流器,保证输出电压和电流在设定范围内稳定;5. 组装电路板,连接各个电子元件;6. 测试电源的输出电压、电流,并进行调整和校准。

三、设计过程3.1 硬件设计在本次实训中,我们选用了双绕组变压器进行设计。

经过计算,我们选择了变压器变比为1:5,分别为初级绕组150圈和次级绕组750圈。

整流电路选用了全桥整流,滤波电容选用了1000μF电解电容。

稳压稳流电路选用了7805稳压稳流芯片,输出电压定为5V,稳定电流为1A。

3.2 软件设计本次实训的软件设计主要包括以下几个方面:- 输出电压调节:通过设计可调电阻,实现对输出电压的调节;- 输出电流稳定性控制:通过合适的电阻和稳流芯片,控制输出电流在设定范围内稳定;- 过温保护:通过温度传感器,监测电源芯片的温度,当温度过高时,自动切断电源以保护电路安全。

从单节光伏电池收集能量详解

从单节光伏电池收集能量详解为了简化仪器、监视和控制应用的无线通信所需的配电系统,电源设计师努力寻找不依赖电网的器件。

电池显然是立即能想到的解决方案,让人们产生了能不依赖电网的幻想,但是电池需要更换或再充电,这意味着最终还是要连接到电网上,而且需要昂贵的人工干预和维护。

我们提出用能量收集的方法,使用这种方法时,能量是从紧挨着仪器的环境中收集的,无需连接到电网就可以使仪器永久运行,而且最大限度地减少或消除了维护需求。

可以收集各种环境能源以产生电能,包括机械振动、温度差和入射光。

其中,光伏能量收集有广泛的适用范围,因为光几乎到处都有,光伏(PV)电池价格相对较低,而且与其他环境能量收集解决方案相比,能产生相对较高的功率。

因为光伏能量收集方法提供相对较高的能量输出,所以可用来给无线传感器节点供电,还可用来给较高功率的电池充电应用供电,以延长电池寿命,从而在某些情况下完全无需有线充电。

串联连接的高压光伏电池组能提供充足的功率,但单节光伏电池解决方案却很少见,因为单节光伏电池在有负载情况下产生的电压很低,从这么低的电压难以产生有用的电源轨。

几乎没有升压型转换器能从电压很低、阻抗相对较高的单节光伏电池产生输出。

不过,LTC3105是专门为应对这类挑战而设计。

该器件具有超低的250mV启动电压和可编程最大功率点控制,能从富有挑战性的光伏电源产生大多数应用所需的典型电压轨(1.8~5V)。

了解光伏电池电源可以用一个电流源与一个二极管并联来建立光伏电源的电模型,如图1所示。

更复杂的模型可显示一些次要影响,但是就我们的目的而言,这个模型足够充分了。

图1 简单的光伏电池模型反映光伏电池特性的两个常见参数是开路电压和短路电流。

光伏电池的典型电流和电压曲线如图2所示。

请注意,短路电流是该模型电流发生器的输出,而开路电压是该模型二极管的正向电压。

随着光照射量的增加,该发生器产生的电流也增加,同时IV 曲线向上移动。

图2 典型的光伏电池I-V曲线为了从光伏电池抽取最大功率,电源转换器的输入阻抗必须与电池的输出阻抗匹配,从而使系统能在最大功率点上工作。

基于SICE_自供电式压电-_电磁俘能电路设计

0 引言无线传感网络(Wireless Sensor Network,WSN)的兴起使人们的生活面向更高效、更智能的方向发展。

传统无线传感网络的节点采用电池供电,但是电池寿命有限,导致无线传感网络节点的能量供应成为制约其发展的瓶颈[1]。

周围环境中存在太阳能、风能、热能、振动能等可再生能量[2]。

振动能是环境中广泛存在的能量之一,因其具有能量密度相对较高且易被俘获的优点而备受青睐[3]。

振动能量的俘获技术主要分为压电式、电磁式和静电式3类。

压电式俘能装置易于制作且机电耦合系数大,成为当前的研究热点[4]。

目前,关于单一能量转换原理的俘能装置相关研究已经比较丰富,为更进一步提升俘能技术,集成多种能量转换原理的压电-电磁复合俘能装置具有提高振动能量转换效率、提升结构可扩展性、丰富技术实现方式等优点而备受关注。

由于俘能器转换的电能无法直接给微小型电子产品供电,故需要设计能量管理电路将交变的俘能输出电压经整流和滤波转换为稳定的直流电压。

为了提升系统的转换效率,设计合理的能量管理电路具有重大的研究意义。

Ottman G K等[5]提出了标准能量管理电路基于SICE自供电式压电-电磁俘能电路设计*梅 杰 陈万杰 李立杰 陈定方 倪祥禄武汉理工大学交通与物流工程 武汉 430063摘 要:对SICE接口电路的回收功率进行理论分析和计算,并利用Multisim对SHE、SECE、P-SSHI、S-SSHI 和SICE 5种接口电路进行仿真和比较。

通过对5种电路的分析,文中提出了一种基于同步翻转电荷提取的压电-电磁俘能电路(Self-Powered SICE)。

所提出的电路由压电俘能部分、电磁供能部分、运算放大器、整流滤波电路、开关控制电路和同步翻转电荷提取电路组成。

电磁产生的能量为开关控制电路供能,避免了引入额外的电源对开关进行控制以达到自供能。

Multisim仿真结果表明本文设计的SP-SICE电路的回收功率是SHE电路的3.7倍,相比SICE电路的回收功率有所下降,但实现了自供电和负载的自适应。

线性稳压电路原理

线性稳压电路原理
线性稳压电路是一种常用的电路,用于将输入电压稳定成输出电压。

其基本原理是利用稳压元件(如稳压二极管、稳压三极管等)的特性,通过负反馈调节,使输出电压保持稳定。

具体来说,线性稳压电路的工作过程如下:
1. 输入电压经过变压器或电源转换电路得到一个合适的直流电压。

2. 输入电压经过滤波电路得到一个平滑的直流电压。

滤波电路一般由电容器和电感器组成,用于去除输入电压中的纹波。

3. 平滑的直流电压进入稳压电路。

稳压电路中,稳压元件连接在负载电路的输出端,起到稳压的作用。

4. 当输入电压发生变化时,稳压电路通过负反馈将这种变化传递给稳压元件,稳压元件的特性使得其阻抗发生变化,以抵消输入电压变化带来的影响,从而保持输出电压稳定。

5. 输出电压经过滤波电路后,供给负载电路使用。

线性稳压电路的特点是简单可靠、稳定性好。

它适用于对输出电压精度要求较高的场合,如通信设备、精密仪器等。

但是,线性稳压电路的效率较低,因为输入电压的降压过程中会有功率损耗,导致能量的浪费。

此外,稳压元件在工作过程中会产生一定的热量,需要进行散热处理。

llc开关电源原理

llc开关电源原理
LLC开关电源是一种高效率、低损耗的电源设计,其工作原
理基于LLC谐振拓扑。

LLC谐振拓扑是一种由L(电感)和C(电容)元件组成的电路。

在LLC开关电源中,主要由输入滤波电容Cin、输入电
感Lin、谐振电容Cres、谐振电感Lres、变压器Pri和Sec两
侧的绕组组成。

其工作原理如下:
1. 开关状态1:当开关管S1关闭,开关管S2导通时,电感
Lin中储存的能量开始释放,使得输入电流从Vin方向流向
Lres和Cres。

此时,变压器Pri侧的电流开始增加。

2. 开关状态2:当开关管S2关闭,开关管S1导通时,由于电
感Lres的储能特性,电流仍然会继续流动,但是流向变为了
变压器的Sec侧。

这时,变压器Pri侧的电流开始减小。

3. 开关状态3:当开关管S1关闭,开关管S2导通时,电感
Lin再次开始储存能量,使得电流从Vin方向流向Lres和Cres。

此时,变压器Sec侧的电流开始减小。

通过以上的三个开关状态的交替,电流在LLC谐振拓扑中形
成了谐振的特性。

这种谐振可以有效地减少开关管上的开关损耗,并使得电源的转换效率提高。

除了上述的工作原理外,LLC开关电源还可以通过控制开关
频率和占空比来实现电力的调节和稳定输出。

通过合理的控制,
可以满足不同负载情况下的需求,并提供稳定的电压和电流输出。

总之,LLC开关电源利用LLC谐振拓扑的特性,能够实现高效率、低损耗的电能转换。

将其应用于各种电力系统中,可以提供可靠稳定的电源输出。

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Lin earLTC3588-1 压电能量收集电源方案
关键字:电源管理,能量收集器,DC/DC转换器
Lin ear公司的LTC3588-1是压电能量收集电源,集成了低噪音全波整流和高效降压转换器,组成完整的能量收集解决方案,最适合高输出阻抗的能量源如压电传感器•输入电压2.7V-20V,输出电流高达100mA可选输出电压1.8V,2.5V,3.3V 和 3.6V,可用于压电能量收集,电-机械能量收集,无线HVAC专感器,轮胎压里传感器遥控光幵关,毫微瓦降压稳压器.本文介绍LTC3588-1主要特性,方框图以及多种应用电路图,包括100mA压电能量收集电源电路图,最小尺寸的1.8V低压输入压电能量收集电源电路图,电场能量和热电能量收集器电路图等•
LTC3588-1:PiezoelectricE nergyHarvesti ngPowerSupply
TheLTC.3588-1i ntegratesalow-lossfull- wavebridgerectifierwithahighefficie ncybuckc on vertertoformacompletee nergy harvesti ngsoluti ono ptimizedforhighoutputimpeda ncee nergysourcessuchaspiez oelectrictra nsducers.A nultralowquiesce ntcurre ntun dervoltagelockout(UVLO) modewithawidehysteresiswi ndowallowschargetoaccumulate onanin putcapacitoru n tilthebuckc on verterca nefficie ntlytra nsferaportio no fthestoredchargetothe output.I nregulatio n,theLTC3588-
1en tersasleepstate in whichboth in puta ndoutputquiesce ntcurre ntsare mini mal.T hebuckc on vertertur nsonan doffas neededtoma intain regulati on.
Fouroutputvoltages,1.8V,2.5V,3.3Va nd3.6V,arepi nselectablewithupto100m Aofcontinu ousoutputcurre nt;however,theoutputcapacitormaybesizedtoservice ahigheroutputcurre ntburst.A nin putprotectivesh un tsetat20Ve nablesgreatere n ergystorageforagive namoun tofi nputcapacita nee.
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In tegratedLow-LossFull-WaveBridgeRectifier
UptolOOmAofOutputCurre nt SelectableOutputVoltagesof1.8V,2.5V,3.3V,3.6V
HighEfficie ncyl ntegratedHystereticBuckDC/DC
In putProtectiveShu nt —Upto25mAPull-Do wn atVIN> 20V WideI nputU ndervoltageLockout(UVLO)Ra nge
Availablei n10-LeadMSEa nd3mmx3mmDFNPackages
LTC3588-1 应用:
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Electro-Mecha nicalE nergyHarvesti ng
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图4.最小尺寸的1.8V 低压输入压电能量收集电源电路图
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图10.热电能量收集器电路图。

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