电容充电电路的能量效率分析

本文结合RC电路和RLC串联电路,讨论了电容充电电路的能量效率。对RC电路,分析了采用指数型电压源进行充电的能量效率。对RLC串联电路,讨论了各种响应特性下进行充电的能量效率,并指出如果利用电路的欠阻尼响应特性,可以大幅提高充电的能量效率。本文的讨论对“电路”课程的教学具有一定的参考价值。     

多射频源复合式能量采集系统优化设计

为了解决大规模监测预警系统中无线传感器节点的能耗问题,提高无线射频能量采集模块的速度,设计了一种可实现多射频源复合式能量采集的集成充电电池系统。通过仿真和实验比较了升压电路中普通二极管和肖特基二极管对输出电压的影响,同时讨论了能量采集系统的转化效率与输出功率。仿真结果表明利用肖特基二极管构成的升压电路可以在较短时间内有效增大输出电压,尤其测试得到在手机频率信号范围内系统升压稳定,从而实现了低功耗和高效率。     

提供低损耗大功率的MOSFET

硅功率二极管的PN结通常有大约1.2V的压降。这个压降使得功率二极管上消耗了相当的能量,从而造成电源效率的损失。对于一个有120W电源和24V标称电压的太阳能板,一个防止回流的二极管可能产生6W功率损失,或相当于受控能量的5%。此外,为二极管散热而开发一个冷却系统的成本也可     

计算机用大电流低电压节能电源

在桥式耦合整流电源电路中,负载电流总要通过两个串联耦合二极管,电压降落约１Ｖ,这对于典型的计算机用５Ｖ电源是不允许的,因为几乎２０％的总能量都损耗在整流二极管中。解决办法是利用变压器升高电压来补偿二极管的电压损失,这又提出了变压器的最佳利用问题。变压器的最佳利用对于未来高达ＭＨｚ频率转换的电源是极端重要的,因为次级绕组的参数（例如寄生电感,趋肤效应等）,严重影响着变压器的效率。本文给出的电源电路可产生大电流、低电压,高效节能,适于计算机等的应用。为了对比,先来分析传统的电源电路。在图１中,变压器…     

无线射频能量收集与存储系统设计

对空间中广泛覆盖的各类无线射频信号进行能量收集与存储利用,可为各类负载终端提供电力支持。因此,如何对无线射频能量进行有效收集及存储再利用成为一个研究热点问题。针对上述问题,文章设计实现了一套无线射频能量收集与存储系统,利用倍压检波电路将无线射频能量转换成可供负载使用的直流电,基于电源管理芯片BQ25504设计并实现了能量存储与管理电路。实验结果表明,本设计将倍压检波电路与能量管理电路相结合,可以为物联网低功耗设备进行持续稳定的供电,从而减少对传统电池的依赖,具有广泛的应用前景。     

面向蓄电池的多输入源低功耗充电电路设计

针对蓄电池的储能问题,提出了一种多输入源且可扩充的高效充电电路和相应的控制算法。该充电电路主要由数字控制单元（DCU）、比较器、基于Dickson电荷泵结构的时钟倍压器（CVD）以及模拟开关组成,可以对多个独立能量采集器（EH）进行电能收集。该系统支持通过热插拔方式扩充任意数量的EH。提出的控制算法可以将从各个EH采集到的能量传递到能量储存装置而不会互相干扰。采用0.18 μm CMOS工艺对提出电路进行了具体实现。实验结果显示,相比类似的蓄电池充电系统,该充电电路的功耗最低,只需1.72μW的功耗,能够为三个输入源提供高达96.1%的最大充电效率。     

带辅助RC电路的非对称多谐振荡器

这篇论文论述了非对称多谐振荡器的设计。这些多谐振荡器包括一个由电流源充电,用比较器控制开关周期性地放电的大电容器。这些多谐振荡器的独特之处在于带有一个小时间常数的辅助RC电路,连接在大电容器与比较器之间。辅助RC电路的输出电压在第一个暂稳态期间(space)跟踪大电容器的电压。辅助RC电路中的小电容重新充电用来决定第二个暂稳态的持续时间(mark),同时讨论了三种变型电路。如果空度比(space/mark)较小(～10),要在大电容器和辅助RC电路之间插入附加的缓冲放大器。对空度比为中等值的多谐振荡器,缓冲放大器被省掉,辅助RC电路中的电容器并入大电容器(也能被省略)。对空度比大的(～1000),辅助RC电路被直接联接到大电容器上。本文给出了两个暂稳态的计算方法和有用的设计关系式,给出一个对不同空度比(9.99和999)多谐振荡器的例子。     

一种基于无线传感器网络的生物信息检测系统节点电源设计

针对电源系统需要为系统中微处理器、传感器、信号调理电路、无线通讯模块等提供工作电源的目的,提出一种生物信息检测系统中无线传感器网络（WSN）节点的电源设计方案。除了通过内部3.7 V锂电池,振动产生的机械能也可以用来提供能量。系统工作过程中能自动对供电方式进行选择,并完成对锂电池的充电任务。节点采用带有8051内校的CC2430无线射频芯片,通过有效的动态电源管理和唤醒休眠机制的软件设计,针对生物信息检测系统实现了一种低功耗的能量自供给的无线传感器节点电源设计。     

基于Buck电路的机器人底盘能量缓冲系统设计

为解决地面移动机器人底盘突发高功率运行时电源供电功率不足的问题，设计了一种基于Buck电路的机器人底盘能量缓冲系统。对Buck电路进行了建模，应用串级PID控制器以实现功率和电压闭环，在MATLAB/Simulink环境下进行了系统仿真。仿真结果表明，该系统可以实现超级电容的恒功率充电和恒压控制，在底盘电源功率不足的情况下，超级电容能提供有效的功率补充。     

标准CMOS工艺光电二极管及光标签的研制

提出了一种作为无源射频(RFID)识别标签电源的光电二极管。此方案采用光电转换获取能量的方式替代传统电磁辐射获得能量的方式,克服了传统方案中RFID读写器辐射强且RFID Tag抗干扰能力差的缺点。光电二极管采用标准UMC 0.18μm CMOS工艺制作在RFID Tag上。研究了光电二极管的光伏及伏安特性,并给出了实验结果;使用低压测试电路对制作完毕的PD进行了功率输出性能实验,实验结果证明PD满足设计指标和后续电路的使用要求;对实验数据进行系统建模和参数估计,建立了可以应用于Cadence仿真环境的光电二极管模型;最后,利用仿真模型进行光标签的设计,流片测试结果证明了光标签的可行性。     

关于谐振电路中能量问题的讨论

在谐振电路中,一般学生会认为电源所提供的能量全部被电阻所吸收,能量的互换只是发生在电感和电容之间.本文以RL与C并联谐振电路为例,给出了电路谐振时电感和电容中所储存的总能量随时间的变化规律,其电感和电容所储存的总能量并不是恒定值,因此认为谐振电路中,能量的互换只是发生在电感和电容之间的观念是错误的.     

Optimization on the charging process of a capacitor

The question of how to minimize Joule heating dissipated in a circuit is discussed when a capacitor is charged to a specified voltage during a given time. The minimum Joule heating dissipated in the circuit and the energy delivered by the voltage source are calculated. The emf of the voltage source is optimized and the efficiencies of differently charging methods are derived. The results obtained here are significant for some special circuit designs.     

采用三相电源的互补传输管绝热逻辑电路

提出了一种由三相电源驱动的新绝热逻辑电路--complementary pass-transistor adiabatic logic(CPAL).电路由CPL电路完成相应的逻辑运算,由互补传输门对输出负载进行绝热驱动,电路的整体功耗较小.指出选取合适的输出驱动管的器件尺寸可进一步减小CPAL电路的总能耗.设计了仅由一个电感和简单控制电路组成的三相功率时钟产生电路.为了验证提出的CPAL电路和时钟产生电路,设计了8bit全加器进行模拟试验.采用MOSIS的0.25μm CMOS工艺,在50～200MHz频率范围内,CPAL全加器的功耗仅为PFAL电路和2N-2N2P电路的50%和35%.     

The compact thermal model of the pulse transformer

This paper proposes the form of a compact thermal model of pulse transformer. This model takes into account self-heating and mutual thermal coupling between the windings and the core of the transformer. It allows the calculation of the waveforms of the core and windings temperature at a known waveform of the power dissipated in particular components of the transformer. The proposed model has a form of a RC network, representing the transformer׳s own and mutual transient thermal impedance. This network is excited by controlled current sources, representing the power dissipated in the windings and in the core of the transformer. The form of the elaborated thermal model, the method of determining the values of its parameters and the selected results of measurements and calculations performed with the use of the model are presented and discussed.     

太阳能路灯控制系统设计

太阳能作为一种新型的绿色可再生能源,与其他新能源相比,是最理想的可再生能源.中国已将新能源产业上升为国家战略产业,未来十年拟加大包括太阳能在内的新能源产业投资,以减少经济对石化能源依赖和降低碳排放.以STC12C5410AD单片机为控制核心,利用太阳能极板的光生伏特效应,将太阳的辐射能转化为电能储存到蓄电池,采用PWM脉宽调制控制技术,设计定时计时电路,满足用户对蓄电池放电时间的设置;设计过载检测电路和温度补偿电路,提高系统的稳定性.系统具备优良的性能,有较好的应用价值,且该控制系统不仅仅适用于路灯,甚至可用于远郊交通设施、气象台站等领域,具有巨大的市场需求和良好的转化前景.     

A new sustainer by using clamping RC components for AC plasma display panels

A new sustain driver with an energy recovery circuit for ac plasma display panels is proposed. The proposed driver uses not expensive clamping diodes but relatively cheap RC components in the Y and X main boards without degrading the performance. Consequently, it features fewer power devices and lower cost because of no clamping diodes. To demonstrate the validity of the proposed driver, various experimental results with a prototype 42-inch HD PDP module are presented.     

应用Multisim进行无源RC电路的时频分析

＂电路分析基础＂是高等院校电气信息类专业的一门重要的基础课,本文应用Multisim对无源一阶RC电路的时域特性和频域特性进行了仿真分析,构建了RC微分电路、RC积分电路、一阶RC低通电路和一阶RC高通电路的仿真演示示例。通过仿真演示,使学生加深对RC电路内容的理解和掌握。     

VRLA battery rapid charging under stress management

This paper discusses an approach for closed-loop charge control of valve-regulated lead-acid (VRLA) batteries used in telecommunication standby power applications. This is an alternative to conventional preprogrammed, configuration-driven charge control. The developed approach uses the battery's response to the supplied charge to control the recharge process. In this way, only the energy that can be absorbed by the battery in the desired recharge operation is dealt with. Hence, excessive energy that causes battery stress, or lack of energy that slows the charging process is avoided. Two main sources of recharge stress are identified: (a) thermal stress, and (b) charge saturation stress. A charge control algorithm based on thermal management and charge saturation avoidance is suggested. The algorithm utilizes a fuzzy state-of-charge estimation model that derives the state of charge from real-time parameters. This in turn calculates the maximum recharge rate that maintains the battery's thermal rise within permissible limits.     

Equal-valued, common-terminal capacitor synthesis of RC one-ports

A method is presented for the synthesis of RC 1-ports with a minimum possible number of capacitors, all of equal value and all connected to a common terminal of the 1-port. Such a realisation facilitates economical integrated- circuit fabrication and is of importance in integrated active RC 2-port synthesis.