[发明专利]一种压电发电低功耗电源系统及其供电方法

权利要求书

1.一种压电发电低功耗电源系统，其特征在于：包括压电转换装置、整流电路、DC-DC电路、能量存储电路、控制器和应用电路，所述压电转换装置的输出端与整流电路的输入端连接，所述整流电路的输出端与DC-DC电路的输入端连接，所述DC-DC电路的输出端与能量存储电路的输入端连接，所述能量存储电路的输出端与应用电路连接；所述控制器设有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其第一输入端和第二输入端分别连接整流电路的输出端、能量存储电路的输出端，其第一输出端、第二输出端分别连接DC-DC电路的输入端和应用电路。

2.根据权利要求1所述的压电发电低功耗电源系统，其特征在于：所述压电转换装置为压电陶瓷与弹性体连接构成的复合压电振子，所述复合压电振子为矩形、圆形或钹盖形结构，复合压电振子上设有两极输出线，两极输出线与整流电路的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的压电发电低功耗电源系统，其特征在于：

所述整流电路包括由四个二极管构成的桥式整流器、稳压二极管、滤波电容和初级存储电容，所述桥式整流器、稳压二极管、滤波电容和初级存储电容依次并联连接；所述桥式整流器上设有两极输入线，桥式整流器的两极输入线与压电转换装置的两极输出线连接；所述初级存储电容的两端分别与DC-DC电路的输入端连接，且与控制器的第一输入端连接。

4.根据权利要求3所述的压电发电低功耗电源系统，其特征在于：所述滤波电容和初级存储电容均为电解电容，所述滤波电容的电容量小于初级存储电容的电容量；控制器的第一输入端与初级存储电容的两端之间还分别连接有电阻。

5.根据权利要求1所述的压电发电低功耗电源系统，其特征在于：所述DC-DC电路包括集成芯片、续流二极管和输出滤波器；所述集成芯片包括第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，其第一输入端和第二输入端分别连接整流电路的输出端，其第三输入端连接控制器的第一输出端；所述续流二极管的两端分别与集成芯片的输出端和第二输入端连接；且续流二极管的两端同时连接输出滤波器的输入端；所述输出滤波器的输出端与能量存储电路的输入端连接。

6.根据权利要求5所述的压电发电低功耗电源系统，其特征在于：所述输出滤波器由电感与电容串联构成，所述续流二极管一端连接电感，另一端连接电容；电容的两端为输出滤波器的输出端，且均连接能量存储电路的输入端。

7.根据权利要求1所述的压电发电低功耗电源系统，其特征在于：所述能量存储电路包括能量存储介质、电压调节器和电阻分压器，所述能量存储介质的两端与DC-DC电路的输出端连接，并与控制器的第二输入端连接；所述电压调节器的输入端与能量存储介质的正极连接，其输出端分别与控制器的第二输出端和应用电路连接；电阻分压器与电压调节器并联连接。

8.根据权利要求7所述的压电发电低功耗电源系统，其特征在于：所述电阻分压器由两个串联的电阻构成，其中一个电阻并联接在电压调节器的输入端上，另一个电阻的其中一端接在电压调节器的输入端上，另一端接地。

9.根据权利要求7所述的压电发电低功耗电源系统，其特征在于：所述能量存储介质为可充电电池，或为可充电电池与电容构成的并联电路，且可充电电池与电之间还连接一个压降为0.3V的二极管，以防止电流倒流；可充电电池的两端与控制器的第二输入端之间还连接有电阻。

10.权利要求1～9任一项所述系统的供电方法，其特征在于具体包括如下步骤：

(1)压电转换装置输入激励，通过压电效应产生交流电压，交流电压经两极输出线传递给整流电路；

(2)整流电路中，桥式整流器将交流电压转换为直流电压，稳压二极管将转换而来的直流电压稳定在一定值，通过滤波电容进行滤波，并存储在初级存储电容中；

(3)控制器对初级存储电容的电压进行监控，若初级存储电容的电压达到4.5V以上，控制器输出控制信号至DC-DC电路，开启DC-DC电路，并输出持续稳定直流电压，将该电能输入到能量存储电路中，并由能量存储电路经电压调节器调节后，供电给控制器和应用电路使用；若初级存储电容的电压低至3V时，控制器由第一输出端发送控制信号至DC-DC电路，关闭DC-DC电路及能量存储电路，应用电路由控制器供电；

(4)控制器对能量存储电路的电压进行监控，若能量存储电路中的电压低于3v，则控制器发送信号，关闭DC-DC电路及能量存储电路，应用电路由控制器供电；若能量存储电路中的电压高于4.5v，则控制器发送信号，关闭DC-DC电路及能量存储电路，由能量存储电路给应用电路供电使用。