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【精彩论文】应用于压电能量源的高效同步电容开关能量收集芯片设计
观点凝练
摘要：针对压电能量源，提出了一种具有压电能量源极性判定的高效改进型单脉冲序列可配置能量收集接口电路芯片。该芯片通过采用同步电容开关接口电路，实现了在压电能量源内部电流源过零时的电荷再分享，将压电能量源内部电容上的电荷转移至外部电容，再通过开关控制，实现外部电容上的电荷翻转，最后将翻转后的电荷输送回压电能量源内部电容。该方法避免了压电能量源内部电容上存储的电荷被内部电流源过零后中和而造成的能量损失，实现了较高的能量俘获效率。通过采用0.18 μm标准CMOS工艺完成电路和版图设计，芯片版图有效面积仅需0.06 mm2。仿真结果显示：在压电能量源开路电压为2.8 V时，能够实现最高81.8%的电压翻转效率，与标准的全桥整流结构压电接口电路相比较，所提出的结构在能量俘获能力方面实现了最大8.1倍的提升。
结论：本文设计了一种应用于压电能量收集的SSHC接口电路，仿真结果显示，当压电能量源的开路电压为2.8 V时，能够实现最高81.8%的电压翻转效率，与标准压电接口电路相比，本文提出的结构在能量俘获方面实现了8.1倍提升。同时，减小了片外器件体积，提升了能量收集系统的集成度和功率密度，有利于系统的小型化设计。
引文信息
范世全, 陈云翔, 谢鹰, 等. 应用于压电能量源的高效同步电容开关能量收集芯片设计[J]. 中国电力, 2021, 54(10): 125-133.FAN Shiquan, CHEN Yunxiang, XIE Ying, et al. Synchronized switch harvesting on capacitor integrated circuit for piezoelectric energy harvesting application[J]. Electric Power, 2021, 54(10): 125-133.往期回顾
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编辑：杨彪
审核：方彤
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