一种无桥的无源自激振荡AC低压能量采集电路制造技术

技术编号：43471140 阅读：2 留言：0更新日期：2024-11-27 13:09

本发明专利技术公开了一种无桥的无源自激振荡AC低压能量采集电路，特点是包括电磁线圈、检测自激电感、升压续流电感、单向开关、限流电阻、开关三极管、整流电路、储能电容和负载电阻，单向开关包括第一二极管和第二二极管，整流电路包括第三二极管和第四二极管；优点是整体电路采用自供电设计，通过检测自激电感在工作过程中自然产生对应开关三极管的开启和关断动作，产生自激振荡升压，使得升压续流电感产生相关动作配合整流电路实现AC‑DC转换，与现有的电磁能量提取电路相比，电路简单，无需外界控制信号，具有较低的启动电压，在充电回路有着更低的能量损耗，可以保持良好的电磁能量采集效率。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种能量采集电路，尤其是一种无桥的无源自激振荡ac低压能量采集电路。

技术介绍

1、电磁能量采集是一种利用电磁线圈的电磁感应效应，对环境中的电磁能进行采集的方法，由于电磁线圈的输出电压是交流信号，而一般的电子设备是由直流供电的，因此，在电磁线圈和电子设备之间需要一个用于电磁能量进行收集的接口电路，通过接口电路实现交流电压到直流的转变，最简单的方法是由一个整流桥和存储电容组成的标准能量采集电路，但是这种能量采集电路的效率很低，同时存在较多的限制；通常电磁线圈的输出电压小于2v，为了提高输出电压，研究人员提出将倍压整流电路和boost电路相结合，但是这种能量采集电路的升压往往需要外部信号以控制升压电路中电感的充放电时序，此外，由于接口电路的输出功率会随负载电压变化而变化，只有负载电压处于最佳阻抗匹配范围时，接口电路才会以最大的功率收集电磁能，于是，研究人员提出了基于最大功率点追踪技术来辅助接口电路以提高电磁能的收集效率，但是这增加了电路的复杂性。

2、本专利技术所设计的一种无桥的无源自激振荡ac低压能量采集电路通过检测自激电感在工作过程中自然产生对应开关三极管的开启和关断动作，产生自激振荡，使得升压续流电感在开关三极管开启时升压，关断时配合整流电路进行续流。整体电路采用自供电设计，与现有的电磁能量提取电路相比，减小了电路体积，无需外界控制信号，具有较低的启动电压，且整个电路不包含有源元件，不仅大大降低了自身的功耗，而且可以使整个电磁能量采集电路实现自启动。

技术实现思路</p>

1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种结构简单、启动电压较低、电压增益高的无桥的无源自激振荡ac低压能量采集电路，通过检测自激电感在工作过程中自然产生对应开关三极管的开启和关断动作，产生自激振荡升压，使得升压续流电感产生相关动作配合整流电路实现ac-dc转换，解决了电磁能量采集中升压启动电压高以及对外部开关信号的需求问题，并且在使用极少器件的情况下，仍能保持良好的电磁能量采集效率。

2、本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种无桥的无源自激振荡ac低压能量采集电路，包括电磁线圈、检测自激电感l1、升压续流电感l2、单向开关、限流电阻、开关三极管、整流电路、储能电容和负载电阻r3，所述的单向开关包括二极管d1和d2，所述的限流电阻包括电阻r1和r2，所述的开关三极管包括npn三极管q1和pnp三极管q2，所述的整流电路包括二极管d3和d4，所述的储能电容包括电容c1和c2，所述的电磁线圈的一端、所述的检测自激电感l1的b端及所述的升压续流电感l2的b端连接，所述的电磁线圈的另一端、所述的npn三极管q1的发射极、所述的pnp三极管q2的发射极、所述的储能电容c2的b端、所述的储能电容c1的b端并接于地，所述的升压续流电感l2的a端、所述的二极管d1的正极、所述的二极管d2的负极、所述的二极管d3的正极及所述的二极管d4的负极连接，所述的检测自激电感l1的a端、所述的限流电阻r1的a端及所述的限流电阻r2的a端连接，所述的二极管d1的负极及所述的npn三极管q1的集电极连接，所述的二极管d2的正极及所述的pnp三极管q2的集电极连接，所述的限流电阻r1的b端及所述的npn三极管q1的基极连接，所述的限流电阻r2的b端及所述的pnp三极管q2的基极连接，所述的二极管d3的负极及所述的储能电容c1的a端连接，所述的负载电阻r3的a端、所述的二极管d4的正极及所述的储能电容c2的a端连接，所述的负载电阻r3的b端、所述的二极管d3的负极及所述的储能电容c1的a端连接。

3、与现有技术相比，本专利技术的优点在于包括电磁线圈、检测自激电感l1、升压续流电感l2、单向开关、限流电阻、开关三极管、整流电路、储能电容和负载电阻r3，其中，当电磁线圈产生的交流电压幅值大于0.48v时，电磁线圈、检测自激电感l1、保护电阻及开关三极管的发射极和基极形成闭合回路，其中限流电阻将电流限制至µa级别，防止开关三极管击穿，开关三极管开启，电磁线圈、升压续流电感l2、单向开关及开关三极管的发射极和集电极形成闭合回路，其中单向开关防止开关三极管的集电极反向漏电，当通过开关三极管的集电极电流达到三极管电流上限后，升压续流电感l2上的自感电压反向翻转，与电磁线圈的输出电压叠加实现升压效果，升压续流电感l2上的自感电压反向翻转，使检测自激电感l1上的互感电压快速减小至零甚至为负，导致开关三极管关断，升压续流电感l2与整流电路连接形成回路后进入续流状态，最终能量转移到储能电容和负载上，电磁线圈的输出电压正负半周期交替变化，往复循环工作；整体电路中，通过简单的无源元器件就可以在无外部开关信号作用下自然产生对应的三极管的开启和关闭动作，并通过单个升压续流电感l2完成升压与续流状态的循环切换，实现无boost结构的升压存储，且开关三极管工作在饱和区，不仅降低了充电回路的能量损耗，而且可以提高电压增益，实现了在无整流桥结构下利用共模电感的自激振荡完成交流升压的目的。

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【技术保护点】

1.一种无桥的无源自激振荡AC低压能量采集电路，其特征在于包括电磁线圈、检测自激电感L1、升压续流电感L2、单向开关、限流电阻、开关三极管、整流电路、储能电容和负载电阻R3，所述的单向开关包括二极管D1和D2，所述的限流电阻包括电阻R1和R2，所述的开关三极管包括NPN三极管Q1和PNP三极管Q2，所述的整流电路包括二极管D3和D4，所述的储能电容包括电容C1和C2，所述的电磁线圈的一端、所述的检测自激电感L1的b端、所述的升压续流电感L2的b端连接，所述的电磁线圈的另一端、所述的NPN三极管Q1的发射极、所述的PNP三极管Q2的发射极、所述的储能电容C2的b端、所述的储能电容C1的b端并接于地，所述的升压续流电感L2的a端、所述的二极管D1的正极、所述的二极管D2的负极、所述的二极管D3的正极及所述的二极管D4的负极连接，所述的检测自激电感L1的a端、所述的限流电阻R1的a端及所述的限流电阻R2的a端连接，所述的二极管D1的负极及所述的NPN三极管Q1的集电极连接，所述的二极管D2的正极及所述的PNP三极管Q2的集电极连接，所述的限流电阻R1的b端及所述的NPN三极管Q1的基极

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【技术特征摘要】

1.一种无桥的无源自激振荡ac低压能量采集电路，其特征在于包括电磁线圈、检测自激电感l1、升压续流电感l2、单向开关、限流电阻、开关三极管、整流电路、储能电容和负载电阻r3，所述的单向开关包括二极管d1和d2，所述的限流电阻包括电阻r1和r2，所述的开关三极管包括npn三极管q1和pnp三极管q2，所述的整流电路包括二极管d3和d4，所述的储能电容包括电容c1和c2，所述的电磁线圈的一端、所述的检测自激电感l1的b端、所述的升压续流电感l2的b端连接，所述的电磁线圈的另一端、所述的npn三极管q1的发射极、所述的pnp三极管q2的发射极、所述的储能电容c2的b端、所述的储能电容c1的b端并接于地，所述的升压续流电感l2的a端、所...

【专利技术属性】
技术研发人员：施阁，王毅然，潘佳恒，孙延伟，钱天航，吴仲轶，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：

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