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‘cba竞猜网站’振动能量收集电源电路设计
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‘cba竞猜网站’振动能量收集电源电路设计

作者:cba竞猜    发布时间:2021-07-13 00:12:02     浏览次数 :


本文摘要:概述:运用凌力尔特开售的开关电源搭建处理芯片LTC3588-2,设计方案出有仅限于振动动能搜集的高集成度电路。

概述:运用凌力尔特开售的开关电源搭建处理芯片LTC3588-2,设计方案出有仅限于振动动能搜集的高集成度电路。依据压电材料能量收集器特点,建立了以理想化电流源为基本的电源电路实体模型,作为电路设计。根据调整收集器本身的振动频率,及其用以不具有暗淡泄露电流量特性的电容器,使振动动能到电磁能的转换高效率利润最大化。检测结果显示,该开关电源能够间歇性键入9V的稳定工作电压,为功耗、较短上班时间的无线传感器机器设备供电系统。

  0章节目录  近几年来,无线传感器互联网发展迅速,被广泛运用在自然环境、安全系数、过程管理和身心健康监管等行业,提升 了資源的利用率,搭建了地理环境和工程项目操控的智能化系统,提高了公共性的安全保卫水准,深远影响着人类社会的各个方面。可是,很多的无线传感器连接点也带来了一些急需解决的难题,尤其是对电力能源的市场的需求。并且,在很多主要用途,为了更好地控制成本,无线传感器连接点被设计方案为降低成本、较低保证 周期时间的机器设备,这就对感应器校正、凶险自然环境下的PCB设计、尤其是开关电源供电系统明确指出了更高的挑戰。伴随着科技的发展,尽管新型电池特性早就得到 非常大改进,可是依然没法紧跟无线传感器对能源供应的增速。

根据这一缘故,从环境因素出示动能给无线传感器供电系统沦落当今的科学研究网络热点。已经产品研发的各种各样新式自然环境电力能源关键还包含太阳能发电、能源、振动能和频射能。

振动动能做为地理环境中普遍现象的一种机械动能,不会受到外部标准允许较较少,搜集运用便捷,是无线传感器互联网取代电力能源的理想化随意选择[1]。  1振动动能搜集基本原理  振动能量收集器一般来说应用压电材料搭建振动能到电磁能的转换。将振动能量收集器以悬梁臂的构造同样在振动源上,当造成机械设备振动时,压电式结晶再次出现地应力,在电源电路中造成电流量,伴随着振动方位的转变,电流方向也回家变化。

因而,能够建立以理想化电流源为基本的电源电路实体模型,如图所示1下图。它包含一个正弦交流电电流源i(t)、一个內部电容器Cp和一个內部电阻器Rp。在其中,i(t)=Ipsin(2ft),Ip的尺寸由震幅规定,f答复振动频率,Cp和Rp是与振动频率没事儿的变量定义,并且Rp的电阻值一直十分大。

以往的科学研究强调,压电材料的键入工作电压(电流量)不尽相同原材料的几何图形规格、压电式特点、机械设备振动抗压强度和输出阻抗[2]。  2振动动能搜集优化分析  因为振动能量收集器键入的是交流电流(电流量)数据信号,因此 最先要用以逆变电路将其转换为直流电源力,如图2下图。在其中,Cs是存储电容,作为累积搜集的用电量,i0(t)答复逆变电路键入电流,Vs答复逆变电路键入工作电压值  由电路分析由此可见,逆变电路的均值键入电流量为:  这时,Vs称之为振动能量收集器整流器键入工作电压的拟合值,影响因素还包含Ip、f和Cp。

而Ip又不尽相同振动力度,f意味着振动频率,Cp由压电材料特点规定,能够强调是一个变量定义。从而能够开售,振动能量收集器键入的交流电流(电流量)数据信号不会有一个拟合值,且由振动力度、頻率和压电材料特点规定。

因此 ,振动能量收集器的生产厂商一般不容易得到特殊振动频率下,收集器功率与工作标准电压和振动力度的关联曲线图。以检测应用的MIDE企业生产制造的VOLTURE系列产品振动能量收集器V25W为例证,振动频率为40Hz时,振动力度各自为0.20g、0.375G、0.5G和1.0g的状况下,使功率利润最大化的等效电路开路电压各自为4V、7V、8V和15V。  3振动动能搜集电源设计  搜集到的电磁能转换为交流电后,还务必历经稳压电源电路才可以可供特性阻抗用以。传统式的方式中,逆变电路和稳压电源电路应用整流二极管、存储电容、维护保养二极管和三端稳压器等分立器件组成,电源电路调节可玩度大,转换高效率消沉[4]。

凌力尔特企业近期生产制造出有一款专用型于振动动能搜集的电源管理芯片LTC3588-2,內部搭建了整流管、稳压管及控制回路,由它包括的电路比较简单,如图所示3下图。在其中,PZ1和PZ2扩展槽相接振动能量收集器,D0和D1扩展槽作为随意选择键入工作电压值(3.45V、4.1V、4.9V、5.0V额外),此电源电路随意选择为5.0V键入,Pgood扩展槽做为可调稳压电源准备好的提示数据信号。  电源电路用以的电子器件中,比较重要的是輸出尾端存储电容Cs的随意选择。

在振动动能搜集电源电路中,存储电容最重要的特性是较低泄露电流量,而等效电路串联电阻值并不最重要,充分考虑泄露电流量、充电电池工作能力和电气设备主要参数可靠性等指标值对电源电路的危害,TRJ系列产品贴片电解电容是振动动能搜集的最好随意选择[5],因此 Cs随意选择容积为22?滋F、抗压25V的TRJ贴片电解电容。  4检测与结果  用以振动台做为振动源模拟仿真自然环境振动,配搭振动频率40Hz、振动力度1.0g的MIDE企业的V25W振动能量收集器以悬梁臂的构造同样在振动台子上,并在其尾端黏贴大概16g的吊物,作为将收集器本身頻率调整到40Hz,以给出振动源頻率。  振动台起振后,振动能量收集器键入的交流电流十分光洁,符合正弦交流电数据信号的特点,其峰峰值约13V,十分相似功率仅次时的开路电压,数据信号周期时间25ms,頻率与振动源頻率完全一致。

  LTC3588-2将交流电流转化成交流电压后给輸出尾端存储电容Cs充电电池,Cs两直流电压Vs逐渐飞机飞行高度,一旦越过降低沿门限工作电压(16V),处理芯片合上其內部稳压电源电路,将Cs上的正电荷搬移到键入尾端存储电容C2上,键入工作电压VO一瞬间飞机飞行高度到9V,给特性阻抗供电系统。此外,准备好数据信号Pgood置为上拉电阻,提示可调稳压电源能够用以。

当Vs因为正电荷的储存升高到上升沿门限工作电压后,处理芯片再开其內部稳压电源电路,中止运输Cs上的正电荷,使Cs两边的工作电压再一次逐渐飞机飞行高度。  检测结果显示,有效改装振动能量收集器并相接到产品研发的开关电源线路板,必须造成间歇性的9V稳定工作电压,能够广泛作为功耗、较短上班时间的无线传感器机器设备上。  论文参考文献  [1]李金田,文燕萍.压阻式振动动能搜集电池管理电路分析[J].。


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