纳米发电机的研究现状及发展趋势

综述了纳米发电机的技术发展状况,系统介绍了纳米发电机的分类及工作原理,阐述了不同种类纳米发电机的特点和适用范围。基于国内外关于纳米发电机的研究,重点分析了纳米发电机的发电特性,对比了不同种类纳米发电机的开路电压、电流密度及功率密度的大小。最后,讨论了目前纳米发电机存在的问题,并且针对这些问题以及不同纳米发电机的特点和研究现状,对纳米发电机的发展趋势进行了预测,指出未来应着眼于高性能材料、工作原理和仿真模型、纳米发电机的集成化以及能量收集电路等方面的研究,并继续优化发电机结构,改进制备工艺以提高发电机性能。

微弱能量收集电路技术的研究现状与发展趋势

随着物联网的发展和无线传感器网络的广泛使用,以电池为主的供能方式弊端日渐显露,微弱能量收集因其诸多优点而得到了极大重视。介绍了目前微弱能量收集电路技术研究的现状,对目前的微弱能量收集电路技术进行了分析,阐述了多种微弱能量的收集,介绍了目前高效率的微弱能量收集电路的设计模式。结合目前微弱能量收集电路的优缺点,展望了能量收集电路技术未来的研究趋势和方向。

一种基于压电效应的振动能量收集电路

为了收集环境中的振动能量,实现传感器等低能耗器件的自供能,设计了一种可收集环境中低频机械振动能量的发电电能收集电路,通过三倍压电路将压电晶体产生的交流电压进行倍压放大,利用LTC3588-1电源管理芯片中的低噪声全波整流及高效降压转换器进行变换,获得可为传感器等低能耗器件供电的直流电压。分析与实验表明,设计的振动能量收集电路可为传感器等器件提供电能,实现微弱电能的收集。

基于压电能量收集技术的自供电电源设计

针对环境和工业检测领域小型无线传感器网络节点的供电问题,提出了一种基于压电能量收集技术的自供电电源设计方案。利用压电能量收集器将机械振动能转换为电能,基于LTC3588-1电源管理芯片搭建电压变换及能量存储电路,获得可供传感器工作的直流电源。实验结果表明,设计的基于压电能量收集技术的自供电电源可为低功耗无线传感器网络节点提供电能,具有应用前景。

一种低功耗的微弱能量收集电路设计

为了实现高效率地收集环境中的各种微弱能量,设计了一种低功耗的微弱能量收集电路。采用LTC3588-1电源管理芯片为核心的电压变换电路、LTC4071充电控制芯片为核心的充电控制电路、TPL5100为核心的定时器电路搭建低功耗微弱能量收集电路,设计的电路能够将收集到的微弱能量转换为电能存储到锂电池或者提供给负载供电。实验结果表明,设计的低功耗微弱能量收集电路实现了微弱能量的收集,能量收集电路自身平均功耗低至182μW,验证了收集微弱能量给无线传感器网络节点供能的可行性,电路因低功耗、低成本等优点,具有应用前景。

基于压电能量收集技术的充电器设计

为了解决利用压电能量收集技术收集到电能的存储问题,提出了一种充电器的设计方案。利用压电能量收集器和LTC3588-1电源管理芯片为核心的电压变换电路以及LTC4071充电控制芯片为核心的充电控制电路,将收集到的电能变换后存储到锂电池。实验结果表明,设计的充电器能够输出4.1V的稳定直流电压来为锂电池充电,实现了将压电能收器收集的电能存储到锂电池,具有应用前景。