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J-GLOBAL ID：201303063762275228

圧電振動ハーベスタから最大電力を抽出するためのコンバータ及び方法

Inventor：
バディム ブイ イワノフ

About バディム ブイ イワノフ


Applicant, Patent owner：
テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド

About テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド


Agent (1)： 片寄 恭三
Gazette classification：公表公報
Application number (International application number)：2013501239
Publication number (International publication number)：2013523080
Application date： Dec. 21, 2010
Publication date： Jun. 13, 2013
Summary：
収集された振動エネルギーをバッテリ(6)へ効率的に伝送するためのシステム(1-2)が、AC出力電圧(VP(t))及び電流(IPZ(t))を生成する圧電ハーベスタ(2)と、キャパシタンス(C0)を充電する、収集されたDC電圧(Vhrv)及び電流(Ihrv)を生成するアクティブ整流器(3)とを含む。スイッチ(S1〜S4)を制御する整流器のコンパレータ(A0、A1)がAC出力電流(IPZ(t))の方向反転を検知すると、イネーブル回路(17)がDC-DCコンバータ(4)をイネーブルさせ、それによって、キャパシタンスをコンバータへ放電する。DC電圧が閾値(VREF)を超えるとき、別のコンパレータ(13)がイネーブル回路(17)に、コンバータ(4)をディスエーブルさせ、それによって、キャパシタンスを再充電させる。
Claim (excerpt)：
振動源に結合される圧電エネルギーハーベストシステムであって、 (a) 前記振動源から収集されるエネルギーを表わす出力電圧及び出力電流を生成するための圧電ハーベスタ、 (b) ハーベスタ出力導体と第1の基準電圧との間に直列に結合される第1及び第2のスイッチと、前記ハーベスタ出力導体と前記第1の基準電圧との間に直列に結合される第3及び第4のスイッチと、前記第3及び第4のスイッチを制御するための第1のコンパレータと、前記第1及び第2のスイッチを制御するための第2のコンパレータとを含むアクティブ整流器であって、 前記圧電ハーベスタの第1の端子が、前記第1及び第2のスイッチと前記第1のコンパレータの第1の入力との間のジャンクションに結合され、前記圧電ハーベスタの第2の端子が、前記第3及び第4のスイッチと前記第2のコンパレータの第1の入力との間のジャンクションに結合され、 前記第1及び第2のコンパレータが、ハーベスタ出力電流の整流を制御して、前記ハーベスタ出力導体と前記第1の基準電圧との間に結合されるキャパシタンスを充電し、 前記第1及び第2のコンパレータが更に、前記圧電ハーベスタの出力電流の方向反転を示す出力信号を生成する、前記アクティブ整流器、 (c) 前記ハーベスタ出力導体に結合される第1の入力と、前記第1の基準電圧に結合される第2の入力と、バッテリに電流を供給するための出力とを有するDC-DCコンバータであって、前記ハーベスタ出力導体に結合されるインダクタ、前記インダクタに結合される第5のスイッチ、及び前記インダクタに結合される整流デバイスを含む、前記DC-DCコンバータ、 (d) 前記ハーベスタ出力導体の電圧を第2の基準電圧と比較して、前記インダクタへのキャパシタンスの放電を停止する時を決定するための第3のコンパレータ、及び (e) それぞれ前記第1及び第2のコンパレータの出力に結合されるイネーブル回路要素であって、前記インダクタへの前記キャパシタンスの放電を開始させ、且つ各方向反転に応答して前記第5のスイッチにスイッチ動作を起こさせて、前記インダクタ内の電流を前記バッテリへ導き、前記圧電ハーベスタのキャパシタンスを再充電するための電力の浪費を実質的に除去する、イネーブル回路要素であって、前記イネーブル回路要素が、前記イネーブル回路要素によって生成されるイネーブル信号が前記DC-DCコンバータをイネーブルする論理「1」レベルである第1の状態と、前記イネーブル信号が前記DC-DCコンバータをディスエーブルする論理「0」レベルである第2の状態とを有する状態機械として動作し、前記第3のコンパレータの出力の「1」レベルから「0」レベルへの変化に応答して、前記イネーブル論理回路が前記第1の状態から前記第2の状態へ切り替え、前記第1のコンパレータの前記出力の「1」レベルから「0」レベルへの変化、或いは前記第2のコンパレータの前記出力の「1」レベルから「0」レベルへの変化のいずれかに応答して、前記イネーブル論理回路が前記第2の状態から前記第1の状態へ切り替える、前記イネーブル回路要素、 を含む、圧電エネルギーハーベストシステム。
IPC (3)：
H02M 7/21 ,  H02M 3/155 ,  H02M 7/219
FI (4)：
H02M7/21 A ,  H02M3/155 P ,  H02M3/155 K ,  H02M7/219
F-Term (23)：
5H006CA01 ,  5H006CB01 ,  5H006CB07 ,  5H006CC08 ,  5H006DA04 ,  5H006DB01 ,  5H006DC02 ,  5H730AA14 ,  5H730AS01 ,  5H730AS17 ,  5H730BB13 ,  5H730BB14 ,  5H730BB15 ,  5H730BB98 ,  5H730CC01 ,  5H730CC25 ,  5H730DD02 ,  5H730EE60 ,  5H730FD11 ,  5H730FD41 ,  5H730FF05 ,  5H730FG05 ,  5H730FG26
Patent cited by the Patent：
Cited by examiner (3)

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