[发明专利]一种压电能量采集的非线性控制管理装置

权利要求书

1.一种压电能量采集的非线性控制管理装置，其特征在于，所述压电能量采集的非线性控制管理装置包括调谐匹配电路、整流电路、储能电容CD、控制电路以及电源端，所述调谐匹配电路包括压电换能器和与所述压电换能器连接的上变频开关电路，所述调谐匹配电路通过所述上变频开关电路与所述控制电路连接；所述整流电路的输入侧与所述上变频开关电路连接，所述整流电路的输出侧与所述储能电容CD的一端连接，所述储能电容CD的另一端与所述控制电路连接；

所述压电换能器为电流源Is和电容Cs的并联，所述电流源Is的负极接地；所述上变频开关电路包括非线性器件开关S1、采样电阻RS2以及变压器T1，其中，

所述非线性器件开关S1的一端与所述电流源Is的正极连接，所述非线性器件开关S1的另一端与所述变压器T1输入侧的上端连接，所述非线性器件开关S1的非线性控制端与所述控制电路连接；

所述采样电阻RS2的一端与所述电流源Is的负极连接，所述变压器T1输入侧的下端、控制电路分别与所述采样电阻RS2的另一端连接；

所述变压器T1输出侧与所述整流电路的输入侧连接；

所述控制电路包括用于判断最大换能器输出电流的第二控制单元，所述控制电路通过所述第二控制单元与所述非线性器件开关S1的非线性控制端连接，所述控制电路通过所述第二控制单元与所述电源端连接；

所述控制电路包括时钟单元、控制脉冲产生电路、用于检测输出最大功率的第一控制单元、开关S3以及与电源端连接的电阻R2，其中，

所述非线性器件开关S1的非线性控制端、时钟单元、开关S3分别与所述控制脉冲产生电路连接；

所述第一控制单元包括与储能电容CD的另一端连接的峰值电路、与所述峰值电路连接的放大滤波电路，所述第二控制单元包括与所述采样电阻RS2的另一端连接的峰值点电路以及与所述峰值点电路连接的采样保持比较电路，所述开关S3包括与所述控制脉冲产生电路连接的公共端、与所述采样保持比较电路连接的开关控制端、与所述放大滤波电路连接的活动端a以及经过所述电阻R2与所述电源端连接的活动端b；

所述采样保持比较电路与所述电源端连接；

所述控制脉冲产生电路包括控制比较器U4和电容C4；

所述控制比较器U4包括与所述非线性器件开关S1的非线性控制端连接的控制输出端、通过所述电容C4接地的负极控制输入端和与所述时钟单元连接的正极控制输入端；

所述控制脉冲产生电路通过所述负极控制输入端与所述开关S3的公共端连接；

所述峰值电路包括采样电阻RS1、二极管D1、电容C1以及峰值比较器U1；所述峰值比较器U1包括峰值输出端、正极峰值输入端以及与所述峰值输出端连接的负极峰值输入端；

所述采样电阻RS1的一端与所述储能电容CD的另一端连接，所述采样电阻RS1的另一端接地；

所述二极管D1的正极连接在所述采样电阻RS1与所述储能电容CD的连接处，所述二极管D1的负极与所述峰值比较器U1的正极峰值输入端连接；

所述电容C1的一端连接在所述二极管D1的负极与所述正极峰值输入端的连接处，所述电容C1的另一端接地。

2.如权利要求1所述的压电能量采集的非线性控制管理装置，其特征在于，所述放大滤波电路包括放大滤波比较器U5、电阻R5、电阻R6、电阻R3、与所述电阻R3并联的电容C5以及电阻R4，其中，

所述放大滤波比较器U5包括放大滤波输出端、负极放大滤波输入端以及正极放大滤波输入端，所述放大滤波比较器U5通过所述放大滤波输出端与所述活动端a连接；

所述电阻R3的一端连接在所述活动端a与所述放大滤波输出端的连接处，所述电阻R3的另一端与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的一端接地；

所述负极放大滤波输入端连接在所述电阻R3与所述电阻R4的连接处；

所述电阻R6的一端与所述正极放大滤波输入端连接，另一端与所述峰值比较器U1的峰值输出端连接；

所述电阻R5的一端连接在所述电阻R6与所述正极放大滤波输入端的连接处，另一端接地。