一种采用频率变换的自供电电源管理电路

 在低频率条件下,采用直接阻抗匹配的原理,设计的压电材料换能器电源管理电路,匹配电感值很大.本文采用频率变换,设计了一种自供电电源管理电路.分析了频率变换的原理.将低频信号变换至较高频率,匹配电感值很小,有利于电路的小型化.该管理电路还可以在宽频带内对于压电换能器实现匹配.实验结果表明,电路实现了频率变换,匹配电感值和电路体积都大大减小.电源管理电路的最大采集功率为181.6mW,能量采集效率可以达到44.8%.当0.47法拉的储能电容电压为1.13V时,该电路最大放电功率可达110mW,放电时间持续620ms,能够驱动无线传感器在一个周期内正常工作.     

一种振动能量采集器的匹配电路研究

针对Terfenol-D/PZT/Terfenol-D复合磁电换能器将环境振动能量转化为电能时,在低频环境下难以实现匹配的情况,提出一种非线性开关匹配电路的方法。该电路在较小的电感和较高的开关频率下,以非线性的方式提高了复合换能器功率的匹配输出。并且针对换能器输出不能直接为无线传感节点供能的问题,设计了一种存储和电源管理电路。实验结果表明,采用非线性开关匹配电路,输出提高2.1倍,当存储超级电容电量积累到一定程度,管理电路控制瞬间放电电路放电,成功驱动最大功耗为75 mW的无线传感器节点正常工作,放电时间持续620 ms,最大放电功率可达120 mW。     

利用环境电磁波为无线传感器节点供电新方案

采用无线传感器节点的环境电磁波能量获取关键技术,设计了一种可行的供电方案.通过对所处环境的频谱能量分析和采用合适的天线及转换电路,收集到足够能量驱动节点工作.同时设计了带有唤醒机制的低功耗电源管理电路,以适应节点在环境电磁波能量较少地区的工作.通过获取能量稳定性、有效工作范围和传感器节点的性能相关测试和分析,验证了方案...     

基于LLC谐振拓扑的高集成度LED恒流驱动电路

介绍了LLC谐振变换器技术的基本原理,结合TEA1713和LM3464,设计了一款多路输出谐振式路灯照明LED恒流驱动电源.该电路采用两个高集成度的控制器,提高了系统集成度,简化了外围电路;采用LLC谐振网络和动态电压调节,有效提高了系统整机效率;采用恒流网络的高精度线性恒流技术,有效提高了LED恒流特性.测试结果表明,输入电压为175～250V、输出功率为125W时,驱动电路的线性调整率小于0.01％,整机效率达到90％.     

单片集成直流-直流转换器的效率提高方法

采用SMIC 0.13μm CMOS工艺,设计实现了开关频率达到250 MHz,单片集成的降压型电源转换器。为了提高电源转换效率,该转换器中的片上电感采用非对称性设计方法,提高了电感的品质因数。采用了高密度片上滤波电容来稳定输出电压,同时对单位电容尺寸的优化设计减小了电容的等效串联电阻以及输出电压纹波。测试结果表明,芯片输入电压为3.3 V,当输出2.5 V电压时,峰值效率达到了80%,最大输出电流达到270 mA;当输出1.8 V电压时,峰值效率达到了70%,最大输出电流达到400 mA。     

基于多模态扩频理论的压电振动能量采集系统

以同时提升多模态采集和增加带宽为研究方向,结合多模态扩频理论,建立了一套多模态宽频且能多方向工作的压电振动能量采集系统。该系统包含能量采集器和电源管理电路两个模块。其中,采集器包括4种谐振频率,组成了较宽的工作频带,保证了该采集器在低频振动工作环境下高效率地收集振动能量;电源管理电路将采集到的交流电转换为稳定的直流电,再对电容或电池等储能元件充电以供微电子器件使用。经过模态和谐响应分析后,搭建了实验平台并对采集系统进行实验测试。实验结果表明,在加速度6 m/s2 简谐力激励下,工作频带为16.1~27.8 Hz,输出电压最高可达35.75 V,阻抗匹配后最优阻值为200 kΩ,此时输出功率为115.85 μW。     

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.     

声表面波传感器中单端谐振器的匹配电路仿真

声表面波(SAW)传感器主要通过SAW延迟线及谐振器对各种物理量进行敏感。由于谐振器有很高的品质因数(Q),SAW谐振器特别适合无线无源测量。为了能有效地对无线信号进行应答,必须建立相应的匹配电路。基于SAW单端谐振器的等效电路,对单端谐振器的匹配电路进行仿真,并分析了匹配电路元件对谐振器频率特性的影响。仿真结果表明,在匹配电路中,电容对谐振频率的影响显著。     

磁耦合谐振式无线充电系统研究

无线充电技术是一种新型的电能传输技术。文中设计了一种磁耦合谐振式蓄电池充电器,能够实现蓄电池无线充电。利用两个发生谐振耦合的电路来捕捉随距离缩减的电磁场,当发射回路和接受回路处于谐振状态时,谐振体之间能量交换可以达到很高的效率。利用变压器互感模型对磁耦合谐振无线电能传送进行了分析,设计了功率为4 kW的磁耦合谐振频率75 kHz的试验电路,实验结果表明,当传输距离为0.3 m时,效率接近90%。     

基于LLC谐振变换器和准谐振PWM恒流控制的LED驱动电源设计

使用谐振/准谐振拓扑结构设计LED驱动电源,前级DC/DC变换电路采用磁集成的半桥LLC谐振变换器,后级恒流采用准谐振PWM控制的BOOST电路.充分利用谐振BOOST拓扑和LLC谐振变换器的高效率特性,提高电源效率和功率密度.介绍了电路基本结构和工作原理,讨论了两级电路的设计方法.在此基础上制作了样机,实验结果表明所给出的设计方案可行并且合理.     

CO2激光器高压高频充电电源的应用研究

为改善现有CO2激光器工频充电电源体积、重量大、充电精度低等缺点,开展高频高压充电电源的研究,研制一台采用全桥逆变结构和串联谐振软开关电路、输出电压36 kV、输出平均充电功率为10 kJ／s的高频高压充电电源。该电源系统采用三相380 VAC作为供电系统,大功率智能功率模块（IPM）作为全桥逆变电路,逆变交流信号经串联谐振电路及高频脉冲变压器得到高压脉冲信号,高压脉冲经整流给负载电容充电;同时,电源应用电压、电流双闭环控制系统,输出电压、电流经采样及放大反馈到电源控制芯片SG3525,SG3525通过判断反馈信号的大小控制输出PWM驱动信号的占空比。实验结果表明：电源输出电压36 kV,输出平均功率为10.8 kJ／s,充电效率为0.82,电源纹波系数为1％。电源系统保证了激光器稳定工作在30 Hz条件下。     

一种基于超级电容快速充电的循迹小车设计

文章利用MSP430F149单片机、TPS63020芯片、TCRT5000红外传感器、无线充电模块、计时控制电路、自启动电路、DC DC模块和直流电机等模块设计并制作了一个可循迹的电动小车动态无线充电系统,可通过灯光显示是否处于充电状态,小车检测到发射线圈停止工作时可自行启动,并在行驶期间实现动态充电,设计了电容"快充慢放"电路,能够完成预期功能,在电能输出效率最优情况下沿引导线稳定行驶。     

36kV/10kW CO2激光器充电电源的研制

为了改善现有CO2激光器工频LC谐振充电时充电电压随激光器工作频率升高而降低、影响激光输出的稳定性和光束质量,不利于装置的小型化和轻量化的问题。采用全桥逆变结构和串联谐振软开关电路,研究了36kV/10kW高频高压充电电源。该电源系统采用三相380V交流电作为供电系统,大功率智能功率模块作为全桥逆变电路。逆变交流信号经串联谐振电路及高频脉冲变压器得到高压脉冲信号,高压脉冲经整流给负载电容充电,电源应用电压电流双闭环控制系统,输出电压、电流经采样及放大后,反馈到电源控制芯片SG3525,芯片SG3525通过判断反馈信号的大小,控制输出脉冲宽度调制驱动信号的占空比。激光器放电频率为25Hz时,电源输出电压为37kV,峰值输出功率为13.05kW,充电效率为0.826。结果表明,该高频高压充电电源适合用作CO2激光器的高压充电电源。     

串联谐振电容器充电电源特性研究

负载与谐振回路L-C以串联形式输出称为串联谐振变换器,将串联谐振变换器应用到电容器充电技术中,产生了串联谐振电容器充电电源（CCPS）。和普通电容器充电电源相比,串联谐振电容器充电电源具有抗负载短路能力强、体积小、控制简单、可开环控制等优点,在国防科研中得到广泛应用。为了研究串联谐振CCPS电路的工作特性,文章给出了其电路原理图及等效电路,建立了该电路的数学模型。通过数学仿真的方法,给出了谐振电路的特性。实验结果验证了所采用控制方案的正确性和充电系统的有效性。     

采用串联结构的高压电容恒流充电电源

在电压大范围变化条件下,针对纯电容负载介绍了串联负载谐振电路的工作原理、恒流特性以及软开关工作方式对高压电容充电品质的影响.在高频高压情况下,分析了以低压方式解决高压问题的多模块串联均压的典型电路结构,并讨论了变压器分布电容和漏感对充电的影响.实现了由直流48V供电,输出为10kV的高压电容恒流充电\电源.     

基于SAWR的无源无线混合传感器研究

匹配网络是无源无线声表面波(SAWR)混合传感器的重要组成部分.该文提出了一种改进的低失配网络,即采用2个电抗元件将SAWR匹配成等效RLC串联谐振电路,再用第三个电抗元件灵活改变谐振频率.该方法可保持谐振点为最佳匹配状态,获得稳定的低失配和高品质因数.文中对双谐振器结构的混合传感器进行了研究,对应容性传感元1～10 pF的变化范围,谐振器的差频变化为147 kHz,驻波比为1～1.02,品质因数与谐振器原值基本一致.     

A high efficiency transmitter and receiver for magnetic resonant wireless battery charging system in 0.35 μm BCD

This paper presents a transmitter and receiver for magnetic resonant wireless battery charging system. In the receiver, a wide-input range CMOS multi-mode active rectifier is proposed for a magnetic resonant wireless battery charging system. The configuration is automatically changed with respect to the magnitude of the input AC voltage. The output voltage of the multi-mode rectifier is sensed by a comparator. Furthermore, the configuration of the multi-mode rectifier is automatically selected by switches as original rectifier mode, 1-stage voltage multiplier or 2-stage voltage multiplier mode. As a result, a rectified DC voltage is output from 7.5 to 19 V for an input AC voltage of 5–20 V. In the transmitter, a class-E power amplifier (PA) with an automatic power control loop and load compensation circuit is proposed to improve the power efficiency. The transmitted power is controlled by adjusting the signal applied to the gate of the power control transistor. In addition, a parallel capacitor is also controlled to enhance the efficiency and compensate for the load variation. This chip is implemented using 0.35 μm BCD technology with an active area of around 5,000 × 2,500 μm. When the magnitude of the input AC voltage is 10 V, the power conversion efficiency of the multi-mode active rectifier is about 94 %.The maximum power efficiency of the receiver is about 70 %. The transmitter provides an output power control range of 10–30.2 dBm. The maximum power efficiency of the PA is 71.5 %.     

双模式可调的无线电能传输

无线电能传输是一种利用近场感应将能量传送的技术。电感耦合型无线电能传输存在一些关键问题有待解决,如：转化效率低,充电过程中产生环境电磁污染等缺点。本论文探索了方波触发下输电转化效率随频率和占空比的变化规律,设计出可调频率、可调占空比的磁共振式无线充电装置,该装置具有电能转化效率最高模式和充电输出功率最大模式双重功能。