[发明专利]压电能量收集接口电路的翻转脉宽控制电路及控制方法

说明书

本发明公开了压电能量收集接口电路的翻转脉宽控制电路及控制方法，该电路包括：压电传感器、电感、开关、检测电路模块、脉宽控制模块和开关信号模块，所述压电传感器、检测电路模块、脉宽控制模块、开关信号模块、开关依次连接，所述电感分别与开关、压电传感器连接。该控制方法为应用于上述压电能量收集接口电路的翻转脉宽控制电路的工作步骤。本发明作为一种压电能量收集接口电路的翻转脉宽控制电路及控制方法，可广泛应用于集成电路领域。

技术领域

本发明涉及集成电路领域，尤其涉及一种压电能量收集接口电路的翻转脉宽控制电路及控制方法。

背景技术

全桥整流电路是最常用的压电能量收集接口电路之一，但是在整流过程中，因为其在压电传感器内部寄生电容上存在着固有的能量损失而导致其能量收集效率较低。因此，越来越多的接口电路被提出用于提高压电能量收集接口电路的整流效率。基于电感同步翻转的压电能量收集接口电路能显著提升接口电路的能量收集效率，其利用电感和电容的串联谐振在理想情况下是没有能量损失的，因此能显著降低压电传感器内部寄生电容在整流过程中的电压翻转而造成的能量损失。但是由于谐振回路中电感电阻、开关导通电阻、导线电阻等电阻的存在导致谐振过程中有能量损耗。而基于电感翻转的接口电路能有效降低谐振回路中的电流从而减小在电阻上的能量损耗，达到提高整流效率的目的。但是基于电感翻转的接口电路需要更加复杂的开关逻辑时序和控制，在LC谐振过程中，由于压电片两端电压在发生快速转换，在这个过程中可能产生错误的输出逻辑信号，如何避免由于错误信号的产生对电路正常控制逻辑输出的影响，也是需要考虑的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种压电能量收集接口电路的翻转脉宽控制电路及控制方法，能够用于电感翻转的压电能量收集接口电路并防止翻转信号误触发。

本发明所采用的第一技术方案是：一种压电能量收集接口电路的翻转脉宽控制电路，包括压电传感器、电感、开关、检测电路模块、脉宽控制模块和开关信号模块，所述压电传感器、检测电路模块、脉宽控制模块、开关信号模块、开关依次连接，所述电感分别与开关、压电传感器连接：

检测电路模块，根据压电传感器两端的电压信号产生电流源过零点的信号和判定翻转方向的信号并输入至脉宽控制模块；

脉宽控制模块，根据电流源过零点的信号和判定翻转方向的信号，产生特定时长的开关脉宽信号；

开关信号模块，根据开关脉宽信号进行逻辑处理，产生相应的开关控制逻辑。

进一步，所述压电传感器包括正弦输入的电流源、寄生电阻和寄生电容，所述正弦输入的电流源、寄生电阻和寄生电容并联。

进一步，所述脉宽控制模块上设有防止误触发电路，所述防止误触发电路采用多个延时单元和D触发器。

进一步，所述防止误触发电路通过多个延时单元对压电传感器电流源过零点信号进行延时，并将延时模块的输出信号作为D触发器的时钟信号。

进一步，其控制方法包括以下步骤：

电流源的正弦输出近似模拟压电传感器输出；

当电流源过零点时，利用电感和寄生电容在开关闭合的情况下谐振，翻转寄生电容上的电压；

进行能量收集过程，过程中开关脉冲的宽度对应二分之一LC谐振周期。

进一步，还包括防止误触发步骤：

电流源过零点的信号经两级反相器缓冲器整形产生第一时钟控制信号；

第一时钟控制信号经过两个延时单元产生第二时钟控制信号和第三控制信号，并将第一时钟控制信号、第二时钟控制信号分别输入至第一D触发器、第二D触发器，将和第三控制信号输入至第三D触发器和第四D触发器；