了非線性接口電路的轉(zhuǎn)化效率。
[0024] 具體的如圖1所示，包括電子開關(guān)電路、橋式整流電路、電壓控制電路和直流到直 流DC-DC轉(zhuǎn)換電路共四個組成部分，且它們依次電連接。
[0025] 電子開關(guān)電路的功能是用于檢測振動激勵的最大幅值，該電子開關(guān)電路也可以為 其他常用的電子開關(guān)電路結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，電子開關(guān)電路包括彼此通過電感線圈L串聯(lián)的振動 波峰檢測器和振動波谷檢測器，且兩者在結(jié)構(gòu)上對稱參見圖1。振動波峰檢測器用于檢測振 動激勵此處的振動激勵可以是振動激勵器提供，也可以是環(huán)境中的振動激勵的波峰時刻， 可以包括電容C 1、電阻R1、二極管D1、D2、D3和三極管T 1、T2。
[0026] 優(yōu)選的，振動波峰檢測器由電容C1、電阻R1、二極管D1、D2、D 3和三極管!^、T2組成，其 中：電容Ci的一端與二極管0:相連接，另一端與電感線圈L相連接，二極管0:的另一端與電阻 Ri相連接，三極管!^的基極同時與電阻R1和電容D3的一端相連接;三極管加勺發(fā)射極分別與 二極管D 1和電容C1的一端相連接，三極管!^的集電極與二極管D2的一端相連接，三極管T 2的 基極與二極管D2的一端相連接，三極管!^的發(fā)射極與電感電容L的一端相連接，三極管T 2的 集電極與二極管D3的一端相連接。
[0027]具體的，振動波谷檢測器用于檢測振動激勵的波谷時刻，可以包括電容&、電阻R2、 二極管D4、D5、D6和三極管T3、T4。
[0028] 優(yōu)選的，由電容C2、電阻R2、二極管D4、D5、D6和三極管T 3、T4組成，其中：電容C2的一端 與二極管D4相連接，另一端與電感電容L相連接，二極管D4的另一端與電阻R2相連接;三極管 Τ3的基極分別與電阻R2和二極管D4的一端相連接，三極管Τ3的發(fā)射極分別與二極管D4和電容 C2的一端相連接，三極管T3的集電極與二極管D5的一端相連接，三極管Τ4的基極與二極管D 5 的一端相連接，三極管T4的發(fā)射極與電感電容L的一端相連接，三極管Τ4的集電極與二極管 D6的一端相連接。
[0029] 以實(shí)現(xiàn)僅當(dāng)振動激勵到達(dá)波峰或者波谷時，電子開關(guān)電路才閉合，其它時刻電子 開關(guān)電路一直是斷開的。
[0030] 橋式整流電路的用于將壓電發(fā)電輸出的交流電轉(zhuǎn)化為直流電，該橋式整流電路也 可以為其他常用的橋式整流電路結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，包括四個彼此橋式電連接的整流二極管D7、 D8、D9、D1Q和與整流二極管的輸出端電連接的整流電容Crd。整流二極管的輸入端與電子開 關(guān)電路的輸出端相連，整流電容的另一端接地。整流二極管〇7、0 8、09、01()可以為導(dǎo)通壓降￥〇 較小的肖特基二極管。優(yōu)選的導(dǎo)通壓降小于0.7伏，此時可以減小由于二極管導(dǎo)通壓降造成 的電能損耗。采用該橋式整流電路可以對寬頻帶壓電發(fā)電結(jié)構(gòu)輸出的交流電進(jìn)行全波整流 輸出直流電壓。
[0031] 電壓控制電路用于使整流電容兩端電壓保持在最優(yōu)電壓附近，該電壓控制電路也 可以為其他常用的電壓控制電路結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，包括施密特觸發(fā)器模塊山和與之電連接的 穩(wěn)壓管Dii、Di2,施密特觸發(fā)器模塊Ui的正閾值電壓為Vth，反閾值電壓為Vtl。穩(wěn)壓管Dii、Di2用 于保證施密特觸發(fā)器模塊山輸出電平不超出DC-DC轉(zhuǎn)換電路的允許電平范圍。其中：施密特 觸發(fā)器模塊Ui的輸入端與橋式整流電路的輸出端相連，其輸出端與穩(wěn)壓管Dii、Di2相連，同時 施密特觸發(fā)器模塊U 1的輸出端還與DC-DC轉(zhuǎn)換電路的使能端EN相連。
[0032] 采用該結(jié)構(gòu)的電壓控制電路，可以實(shí)現(xiàn)對整流電容兩端的電壓進(jìn)行控制，防止其 偏離最優(yōu)電壓過多。從而提高了 AC-DC轉(zhuǎn)化效率。
[0033] DC-DC轉(zhuǎn)換電路用于將橋式整流電路輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為電負(fù)載所需的低直流 電壓為3.3~5伏，該DC-DC轉(zhuǎn)換電路也可以為其他常用的DC-DC轉(zhuǎn)換電路。優(yōu)選的，可采用低 功耗DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的市售產(chǎn)品。DC-DC轉(zhuǎn)換電路U 2的輸出端用于輸出電壓。其中：DC-DC轉(zhuǎn) 換電路U2的Cciut的一端與DC-DC轉(zhuǎn)換電路1] 2的輸出端相連，另一端接地;DC-DC轉(zhuǎn)換電路U2的 輸入端與橋式整流電路的輸出端相連。
[0034]寬頻帶壓電發(fā)電結(jié)構(gòu)由壓電材料和彈性基體組成;壓電材料為鋯鈦酸鉛壓電材料 或聚偏氟乙烯壓電材料，彈性基體為鋁基體或銅基體;寬頻帶壓電發(fā)電結(jié)構(gòu)為矩形、梯形、 三角形或圓形。采用該結(jié)構(gòu)的壓電發(fā)電材料其自供電效果較好。
[0035]本實(shí)用新型提供的上述寬頻帶壓電發(fā)電用非線性接口電路工作原理如下：
[0036]為便于闡述，假設(shè)振動源為正弦激勵形式，壓電發(fā)電結(jié)構(gòu)可以等效為由ieq、CdPRP 構(gòu)成的電流源，此時振動壓電發(fā)電系統(tǒng)的等效電路圖如圖2所示，以一個振動周期為例，1) 當(dāng)壓電結(jié)構(gòu)振動位移向波峰方向運(yùn)動時，電容Ci一直被充電，此時三極管!^截止導(dǎo)致三極管 T2也截止;一旦壓電結(jié)構(gòu)振動位移經(jīng)過波峰向波谷方向運(yùn)動時，壓電發(fā)電結(jié)構(gòu)輸出電壓將 小于電容Ci兩端電壓，此時三極管Ti導(dǎo)通，電容Ci通過Ti放電從而使三極管T 2也導(dǎo)通，壓電材 料等效電容Cp、壓電材料等效電阻Rp和電感L組成RLC振蕩回路，使得壓電發(fā)電結(jié)構(gòu)輸出電壓 Vp極性產(chǎn)生反轉(zhuǎn)；隨著壓電結(jié)構(gòu)振動位移繼續(xù)波峰向波谷方向運(yùn)動，壓電發(fā)電結(jié)構(gòu)輸出電 壓繼續(xù)減小，電容C2 -直被充電，此時三極管T3截止導(dǎo)致三極管T4也截止;一旦壓電結(jié)構(gòu)振 動位移經(jīng)過波谷向波峰方向運(yùn)動時，此時三極管T3導(dǎo)通，電容C 2通過T3放電從而使三極管T4 也導(dǎo)通，壓電材料等效電容Cp、壓電材料等效電阻R p和電感L組成RLC振蕩回路，使得壓電發(fā) 電結(jié)構(gòu)輸出電壓％極性再次產(chǎn)生反轉(zhuǎn)，且該RLC振蕩回路會進(jìn)一步增加％的幅值，上述電壓 %極性反轉(zhuǎn)過程在每一個振動周期重復(fù)出現(xiàn)。2)在上述電壓V p變化過程中，當(dāng)I Vp I大于整流 二極管導(dǎo)通壓降（2Vd)時，橋式整流電路導(dǎo)通，此時壓電發(fā)電結(jié)構(gòu)輸出電壓對整流電容Cre3ct 進(jìn)行充電，電容Crd兩端的直流電壓Vrd不斷增加，當(dāng)Vrd大于電壓控制電路正向閾值電壓 Vth時，U1輸出高電平使U2啟動，整流電容Cmt的電能轉(zhuǎn)移到輸出電容CcmA，此時Vmt會減 小；當(dāng)Vmt小于電壓控制電路反向閾值電壓Vtl時，U 1輸出低電平使U2關(guān)閉，整流電容Cmt重 新被充電使得Vrd再次增加，從而使得Vrd電壓始終處于[V tu Vth]范圍內(nèi)。3)當(dāng)振動激勵頻 率和幅值一定時，存在一個最優(yōu)的Vre^t值吏得寬頻帶壓電發(fā)電用非線性接口電路的AC-DC轉(zhuǎn)換效率最大;而在寬頻振動條件下V re^t是在變化的，但只要使得位于[VtuVth]區(qū)間 內(nèi)，則寬頻帶壓電發(fā)電用非線性接口電路仍能維持很高的AC-DC轉(zhuǎn)換效率。
[0037] 采用本實(shí)用新型應(yīng)用于寬頻振動壓電發(fā)電具有如下有益效果:一是通過控制整流 電容電壓在最優(yōu)電壓附近，可以大大提高寬頻振動條件下壓電發(fā)電的AC-DC轉(zhuǎn)換效率;二是 自主供電，無需外部電源。
[0038] 具體使用說明：本實(shí)用新型的寬頻帶壓電發(fā)電用非線性接口電路如圖1所示，其中 Ci = C2 = lnF，Ri = R2 = 200kQ 兒=5〇111!1，(^(^=10(^卩，(：。此=4.711^，〇1~〇1()采用低導(dǎo)通壓降 的肖特基二極管(V D = 0.6伏LT1-T6采用低導(dǎo)通電壓的三極