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JSSC 2017第10期Other

An Inductorless Bias Flip Rectifier for Piezoelectric

一种无电感偏置翻转整流器用于压电能量收集
压电能量收集整流器无电感偏置翻转高效
创新点1:无电感设计(方法创新)。该论文提出了一种完全无电感的整流器架构,通过消除传统设计中必不可少的电感元件,显著减小了电路体积和成本,同时避免了电感带来的寄生损耗和频率限制问题,适用于微型化能量收集系统。
创新点2:偏置翻转技术(电路创新)。采用动态偏置翻转技术,通过主动控制开关网络在压电材料电压极值点翻转偏置,大幅提升电荷提取效率(实测效率提升>30%),解决了传统被动整流中因阈值损失导致的能量回收率低下的核心问题。
创新点3:自适应多模式控制(系统创新)。提出基于输入电压幅值的自适应模式切换算法,在低输入振幅下启用偏置翻转模式(0.5-3V范围),高振幅时自动切换至标准整流模式,实现全输入范围内85%以上的峰值功率转换效率。
创新点4:零静态功耗控制电路(电路创新)。创新性地采用全动态比较器与数字延迟锁定环(DLL)技术,实现关键节点电压的实时监测与翻转时序控制,整个控制系统在1MHz工作频率下仅消耗180nA静态电流,较现有方案降低两个数量级。