检索结果-内蒙古大学图书馆

微纳电子技术 2025年第1期62卷 101-109页

作者：崔明星李忻睿王俊浩齐文东于鑫长春工业大学电气与电子工程学院长春130012

摩擦纳米发电机(TENG)在收集低频振动能量方面具有显著优势,但也存在输出电能不稳定和能量利用率低等问题。针对这些问题,设计了一种摩擦电式低频振动能量收集装置以及电源管理电路。该振动能量收集装置设计了固定于外壳的振动轴,使振... 详细信息

摩擦纳米发电机(TENG)在收集低频振动能量方面具有显著优势,但也存在输出电能不稳定和能量利用率低等问题。针对这些问题,设计了一种摩擦电式低频振动能量收集装置以及电源管理电路。该振动能量收集装置设计了固定于外壳的振动轴,使振动块在振动时有轨迹地上下运动,同时搭配了弹簧,使振动效果更加显著,并增加了缓冲效果。通过所设计的电源管理电路,充电效率明显提升,特别是在电容为3.3μF时,充电效率相比于直接充电电路提升了2.5倍。此外所设计的电路还体现出较强的带负载能力,满足了为温湿度传感器连续供电的需求。该装置在低频振动能量收集领域和TENG的电源管理电路设计方面具有巨大的潜力,拓展了TENG的实际应用范围。

关键词：摩擦纳米发电机(TENG) 振动能量收集电源管理电路充电效率传感器供电

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一种上变频自供电无线传感器电源管理电路

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电子学报 2015年第7期43卷 1407-1412页

作者：张自强李平文玉梅潘世强重庆大学光电工程学院传感器与仪器研究中心重庆400044

电线周围的电磁场能量密度低,电磁换能器采集到的能量通常无法直接驱动无线传感器正常工作.论文采用上变频技术,设计了一种自供电电源管理电路来提高能量采集效率.由于电路的输出功率与品质因数成正比,且品质因数的大小与电路谐振电容... 详细信息

电线周围的电磁场能量密度低,电磁换能器采集到的能量通常无法直接驱动无线传感器正常工作.论文采用上变频技术,设计了一种自供电电源管理电路来提高能量采集效率.由于电路的输出功率与品质因数成正比,且品质因数的大小与电路谐振电容的根号值成反比,因此通过提高电路的工作频率来减小谐振电容值,可以使高品质因数的电路产生更高的输出功率,进而增加能量采集效率.实验结果表明,该电路的最大能量采集效率是传统桥式整流电路的2.1倍.当电线中通过1A、50Hz的交流电时,电源管理电路最大采集功率为780μW,能量采集效率达到48.75%.当管理电路中超级电容能量积累达到一定程度,电容放电驱动无线传感器工作.

关键词：自供电上变频电源管理电路无线传感器

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采用磁电自供能的能量储存和电源管理电路研究

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仪器仪表学报 2010年第11期31卷 2629-2635页

作者：李平贾朝波文玉梅李兴圣重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044

普通Fe-Ni/PZT磁电复合结构将电磁能转化为电能时输出低,无法驱动无线传感器工作,本文设计了一种更高磁电电压系数的H型音叉式磁电复合结构。论文详细介绍了该结构的工作原理和磁电输出特性。在强度为0.2Oe的交变磁场激励下,该磁电复合... 详细信息

普通Fe-Ni/PZT磁电复合结构将电磁能转化为电能时输出低,无法驱动无线传感器工作,本文设计了一种更高磁电电压系数的H型音叉式磁电复合结构。论文详细介绍了该结构的工作原理和磁电输出特性。在强度为0.2Oe的交变磁场激励下,该磁电复合结构能够把容量为1.5F的超级电容充电至0.5V。为有效利用超级电容中的电量,本文提出了一种能够提高超级电容输出功率的电能瞬间放电电路。实验结果表明,当超级电容电压为0.5V左右时,在间隙脉冲串(Burst)触发信号频率为30kHz、占空比为75%的条件下,该电路最大放电功率可达120mW,放电时间持续620ms,能够驱动无线传感器在一个发射周期内正常工作。

关键词：自供能 Fe-Ni/PZT复合结构电源管理电路瞬间放电电路

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一种采用频率变换的自供电电源管理电路

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电子学报 2012年第11期40卷 2324-2329页

作者：文玉梅吴翰钟李平尹文建重庆大学光电工程学院传感器与仪器研究中心重庆400044

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... 详细信息

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.

关键词：自供电频率变换电源管理电路无线传感器

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用于低能量密度换能器的电源管理电路

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仪器仪表学报 2017年第2期38卷 378-385页

作者：李平李哲愚文玉梅卢建国上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240 重庆大学光电工程学院重庆400044

为无线微传感器供能的低能量密度压电换能器,其采集能量少、输出功率低。使用传统的电源管理电路向储能电容充电时,低功率地能量传输使得采集能量大多耗散在整流电路中,而最终能够传递给储能电容的较少,导致电路充电功率低下。为解决低... 详细信息

为无线微传感器供能的低能量密度压电换能器,其采集能量少、输出功率低。使用传统的电源管理电路向储能电容充电时,低功率地能量传输使得采集能量大多耗散在整流电路中,而最终能够传递给储能电容的较少,导致电路充电功率低下。为解决低能量密度条件下,电源管理电路整流耗能大、充电功率低的问题,引入了高品质因数的石英晶体,提出一种新式电源管理电路。电路使用石英晶体低损耗地聚集换能器采集到的能量,当能量聚集到一定水平后,快速释放能量,为整流电路提供较高的输入功率,降低耗散在整流电路中的能量的比例,从而使更多的能量传递给储能电容,使其获得较高的充电功率。实验表明,对于50 Hz频率下输出8 V的压电换能器,相比于传统变频匹配电源管理电路,所提电路可将充电电压提高163%,充电功率提高110%。

关键词：低能量密度石英晶体高Q值电源管理电路

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一种磁电自供电无线传感器电源管理电路研究

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传感技术学报 2008年第8期21卷 1427-1431页

作者：刘盼刚文玉梅李平卞雷祥贾朝波李兴圣重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044

针对GMM/PZT磁电复合单元将电磁波能量转化为电能时,其输出电能不足以直接驱动无线传感器的问题,设计了基于开关电容网络的电源管理电路,对其充放电特性进行了理论与实验分析。结果表明,该电路可以对电路中储能电容充电积累能量,当能量... 详细信息

针对GMM/PZT磁电复合单元将电磁波能量转化为电能时,其输出电能不足以直接驱动无线传感器的问题,设计了基于开关电容网络的电源管理电路,对其充放电特性进行了理论与实验分析。结果表明,该电路可以对电路中储能电容充电积累能量,当能量积累到一定程度,电容瞬间放电为无线传感器工作供电。

关键词：自供电 GMM/PZT复合单元电源管理电路无线传感器开关电容网络

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振动能量收集结构及其电源管理电路发展现状

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南京邮电大学学报（自然科学版） 2016年第3期36卷 128-134页

作者：丁立群方玉明王小丽杨孟媛储琪陈文勤南京邮电大学电子科学与工程学院江苏南京210023

随着微机电系统技术和集成电路技术日趋发展,以化学电池为主的供能方式制约着微型器件的发展,为此国内外研究者提出从环境周围中收集能量,并将其转换成电能供给设备使用。文中从振动式能量收集结构设计和电路设计两个方面进行系统地归... 详细信息

随着微机电系统技术和集成电路技术日趋发展,以化学电池为主的供能方式制约着微型器件的发展,为此国内外研究者提出从环境周围中收集能量,并将其转换成电能供给设备使用。文中从振动式能量收集结构设计和电路设计两个方面进行系统地归纳和分析,介绍了国内外不同类型的能量收集技术的研究现状。重点分析了电源管理模块,详细介绍了其工作原理,归纳总结出电路结构的优化和改进方法,并做了对比,提出了自己的想法和建议,为相关研究人员提供参考。

关键词：振动能量采集电源管理电路微机电系统发展现状

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用于河道洪水预警的双转子型摩擦纳米发电机及其电源管理电路

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微纳电子技术 2023年第11期60卷 1825-1833页

作者：裴雅静韩林冲于鑫长春工业大学电气与电子工程学院长春130012

针对摩擦纳米发电机在采集环境中的低频能量时,面临能量利用效率低和输出电能不稳定等问题,设计了一种双转子型摩擦纳米发电机。在有限的空间内装配两个发电单元提高能量利用率,并且双转子结构可以让每个发电单元中的两种摩擦材料向相... 详细信息

针对摩擦纳米发电机在采集环境中的低频能量时,面临能量利用效率低和输出电能不稳定等问题,设计了一种双转子型摩擦纳米发电机。在有限的空间内装配两个发电单元提高能量利用率,并且双转子结构可以让每个发电单元中的两种摩擦材料向相反的方向运动,通过相对运动增加频率可进一步提高发电机的发电量。同时设定了双发电单元信号叠加效果的判定标准,通过理论计算指导信号叠加方式。所设计的电源管理电路包含整流、电荷积累和滤波三个模块,能够提升负载电压,稳定电路后端输出,经处理后的负载纹波电压为0.03 V,纹波系数为0.9%。触发摩擦纳米发电机点亮LED灯,为供电环境监测警示系统提供了新思路。

关键词：摩擦纳米发电机双转子结构电源管理电路波形叠加监测警示系统

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电线磁场能量采集优化与电源管理电路研究

电线磁场能量采集优化与电源管理电路研究

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作者：程杰重庆邮电大学

学位级别：硕士

随着纳米科技的发展,各种超低功耗电子元器件相继出现,对于无线传感网络,各种低功耗无线传感节点被开发出来,为能量采集技术应用到无线传感网络提供了条件,可利用能量采集电源为低功耗节点永续供能,实现节点的自主运行。文章根据电磁感... 详细信息

随着纳米科技的发展,各种超低功耗电子元器件相继出现,对于无线传感网络,各种低功耗无线传感节点被开发出来,为能量采集技术应用到无线传感网络提供了条件,可利用能量采集电源为低功耗节点永续供能,实现节点的自主运行。文章根据电磁感应定律,建立取能线圈物理结构,提出一种双环形磁芯结构进而优化磁路,提高磁芯的等效磁导率,设计出一种新型电线磁场能量采集器。通过串联匹配电容,获得更大的采集效率,采用超级电容与锂电池相结合的储能方式,通过设计电源管理电路对电能进行合理存储和释放。主要工作包括:首先根据电磁理论分析,经理论推导取能线圈的输出电压与磁芯的各个参数之间的关系可知,通过提高电线电流、磁芯等效相对磁导率、磁芯面积、取能线圈匝数,或减小磁芯内径均可提高取能线圈的输出电压。其次,基于实用性考虑,磁芯需要设计为开口方式,针对此设计带来的漏磁,文中利用电磁场仿真软件Ansoft Maxwell对磁芯进行仿真分析,其中重点研究了气隙对磁芯磁感应强度、等效磁导率、磁阻的影响。提出一种双环形磁芯结构,在不改变磁芯的横截面积情况下,减小了磁路磁阻,提高了磁芯等效磁导率。通过测试分析,证明了所提出的双环形磁芯结构可以有效减小气隙带来的磁漏,在电线电流为5A时,平均磁感应强度达78.6mT,电流10A时输出功率提高了53%。再者,为减小供能死区,采用超级电容与锂电池相结合的储能方式,并设计了电源管理电路,使电路有序充放电。根据取能线圈的输出特性,进行电容匹配使电路谐振,进一步提高取能电源的采集效率。实验结果表明,在电线电流为10A时,采集效率为未匹配电容时的2.23倍,电容0V-4.5V充电时间减少51%。最后,为满足低功耗的需求,对主控、射频、传感器进行选型,设计休眠程序,然后由设计的无线传感节点对取能电源进行性能测试。通过实验结果表明,由取能电源供能的无线传感节点工作一切正常。

关键词：能量采集磁路优化谐振匹配电源管理电路无线传感节点

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面向风能收集的摩擦纳米发电机电源管理电路的研究

面向风能收集的摩擦纳米发电机电源管理电路的研究

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作者：王贞杰长春工业大学

学位级别：硕士

近年来,随着能源需求的增长,由化石能源使用引起的各种环境污染问题日益严重。对于不同的小型化装置,锂电池通常是首选的电源。然而,锂电池的制造需要额外的成本,生产锂电池时的碳排放等问题也不可忽视。因此,开发可再生清洁能源,促进... 详细信息

近年来,随着能源需求的增长,由化石能源使用引起的各种环境污染问题日益严重。对于不同的小型化装置,锂电池通常是首选的电源。然而,锂电池的制造需要额外的成本,生产锂电池时的碳排放等问题也不可忽视。因此,开发可再生清洁能源,促进可再生能源的发展,已成为解决当今能源危机的必然选择。摩擦纳米发电机作为一种从环境中获取可再生清洁能源的有效方法,受到了当代世界的广泛关注。本文通过介绍摩擦纳米发电机的基础理论,揭示了其内在的物理机理。针对摩擦纳米发电机经过电路处理后损耗大、纹波较高、输出不稳定等问题,利用摩擦纳米发电机的等效电路模型,提出了一种面向风能收集的摩擦纳米发电机电源管理电路方案,进行了如下工作:(1)考虑到摩擦纳米发电机输出性质,基于麦克斯韦方程组与电子转移机制,以等效电压源模型为基础,建立摩擦纳米发电机的等效电路模型,进行仿真分析,为后续摩擦纳米发电机电源管理电路的设计提供理论指导。(2)针对现有的电源管理电路分立元件多、损耗大;需要外加电源等问题,提出了一种由钳位整流电路和机械开关组成的电源管理电路。电源管理电路采用钳位电路作为整流电路,以提高整流电压;减少分立元件的使用,以减少元件造成的损耗;使用机械开关代替电子开关,以降低电路复杂性。同时,进行了摩擦纳米发电机电源管理电路的理论分析与设计。(3)通过对面向风能收集的摩擦纳米发电机进行基础理论分析、结构设计、电路设计与仿真,制作面向风能收集的摩擦纳米发电机的实验样机,搭建对应实验平台。并以降低电压上升时间、降低输出纹波为研究目标,基于上位机Lab VIEW软件,搭建输出特性测试系统,开展相关理论验证与实验测试,分析电路中电阻、电容、电感等参数对于输出电压的影响,总结不同参数下发电机输出规律。实验表明,使用本文的摩擦纳米发电机的电源管理电路,能够实现纹波电压为0.07 V,波峰因数为1.01,纹波系数为2.2%的稳定直流输出。该项研究为摩擦纳米发电机实现稳定输出提供了一种可行的方案。

关键词：摩擦纳米发电机电源管理电路钳位整流机械开关

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