压电振动式发电机微电源智能控制应用电路的设计

时间：01-09 来源：EDN 点击：

在补偿的过程中，整个辅助回路一直处于正常工作状态，负载工作时，辅助发电机多出的功率实时补充到超级电容上进一步提高输出功率。

开关控制模块及MOS开关电路构成了整个控制电路的核心，如图5所示。

选用Maxim公司的ICL76系列双过压／欠压监测芯片。开关控制模块利用芯片里面的迟滞比较器，一方面监测超级电容两端的电压，另一方面作为辅助补充能量控制电路的控制信号，为保证系统工作的稳定性，采用负逻辑的链接形式。开启的上限阈值电压VU和关闭的下限阈值电压VL可根据负载工作条件自行设定。当储能器件的输出能满足负载需求即当主储能器的电压逐渐增大而小于比较器设定的上限阈值时，迟滞比较器输出高电平，通过开关控制电路控制MOS开关关断；当主储能器的电压达到上限阈值电平VU时，迟滞比较器输出低电平，通过开关控制电路控制电子开关接通；大功耗的负载会使储能器件的电压逐渐下降，只要没有下降到迟滞比较器设定的下限阈值VL时，迟滞比较器依然输出低电平，通过开关控制电路维持MOS开关的接通；一旦储能器件的电压下降到迟滞比较器设定的下限阈值VL时，迟滞比较器输出高电平，通过开关控制电路控制MOS开关关断。与此同时，在迟滞比较器输出为高电平时，辅助补充能量控制电路处于关断状态，辅发电机经整流滤波后的直流输出不对储能器件补充充电；在比较器输出为低高电平时，辅助补充能量控制电路接通，辅发电机经整流滤波后的直流输出直流电压对储能器件进行用的要求，提出一种超低功耗的电源管理控制系统，主要有行充电。图4和图5分别为系统的子模块电路。

4 结语

本文主要针对微电源如压电振动式发电机，非接触式电磁感应微型发电机等输出功率较小，一般不超过1 mw，但间隔性输出负载如汽车胎压监测系统TPMS的发射模块、机器故障振动监测无线传感器网络的发射模块等对能源的输出功率和瞬时电流要求都比较大，其电压幅值范围在2.0～4.50 V之间，瞬时电流不大于30mA的情况下，一般的整流、滤波和储能电路能满足实际应用的要求，提出了一种超低功耗的电源管理控制系统。主要由主发电机组、辅助发电机、整流滤波电路、MOS开关电路、能量存储电路、能量补充回路和控制电路构成，其静态工作电流为不大于12μA，能量损耗不大于40μw，输入开关电阻12～18 Ω。对于峰值不大于50 V的微电源可有效的控制使用。经过反复实验证明，对于当今高新技术发展的迫切需求和MEMS技术的重要研究方向之一的微电源的合理而充分的利用，有着广阔的应用前景和适用价值。

发布者：博子

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