具体实施方式

下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。

如图1、图2所示，本发明为一种基于电感和电容多步翻转的压电能量收集接口电路，具有为所述压电能量收集接口电路供电的电流源偏置电路，包括源整流模块、自适应脉冲产生模块、开关信号控制模块、压电传感器与同步开关翻转阵列；所述压电传感器具有并联设置的寄生电阻和寄生电容；所述有源整流模块的输入端接在所述压电传感器的两端；所述自适应脉冲产生模块用于监测所述压电传感器的电流的过零点信号，并产生一个脉冲信号后通过其延时单元产生一系列的脉冲信号时序，所述脉冲信号再由所述开关信号控制模块经过逻辑运算得到各个开关的控制信号，所述同步开关翻转阵列由所述开关信号控制模块产生的各个开关控制信号进行开启和关闭的控制，进行电感和电容的同步翻转。

进一步的，本发明的所述有源整流模块由四个交叉耦合的MOS管、一个肖特基二极管和一个共栅比较器构成，所述肖特基二极管两端并联了一个PMOS管，所述PMOS管的衬底接所述肖特基二极管两端的最高电位，所述共栅比较器的输入端接在所述肖特基二极管的两端，其输出端接在所述PMOS管的栅极；当电流源过零点时，所述自适应脉冲产生模块接收所述共栅比较器输出的高电平信号从而关闭所述PMOS管而进行同步翻转的操作。

进一步的，本发明的所述自适应脉冲产生模块中收比较器，当接收所述高电平输出信号后，通过所述比较器判断电流源两端的电位的正负，经过D触发器和与非门的逻辑门进行运算得到信号，再经过多组RC延迟网络依次产生多组脉冲信号；所述脉冲信号将作为所述开关控制信号模块的输入信号。

进一步的，本发明的所述输入信号将由所述开关信号控制模块经或门和与门进行逻辑运算得到所有开关开启和关闭的时序信号。

进一步的，本发明的所述同步开关翻转阵列由1个片外电感、2n个片外翻转电容、2(2+2n)个开关和2个二极管组成，其中，两组由n个电容和(2n+1)个开关的阵列分别接在压电传感器的两端，而电感和2个正反相接的并联二极管接于两组阵列之间；在压电传感器过零点时，开关控制同步翻转，实现对所述寄生电容上电荷的多步翻转。

进一步的，本发明的所述有源整流模块可以将压电传感器的输入信号转化为直流信号输出，所输出的信号接到一个片外的微法级的超大电容上，作为内部所有模块的供电电源。

进一步的，本发明的所述电流源偏置电路为自适应脉冲产生电路提供电流偏置。

实施例

需要说明的是，图1为本发明提出的基于电感和电容多步翻转的压电能量收集接口电路示意图，“…”表明片外翻转电容可以继续拓展到2n个，下面以n＝1即片外翻转电容数量为2，开关数量为8个举例。

当电流源IP过零点时，自适应脉冲产生模块产生3个脉冲信号，并传递到逻辑控制模块进行逻辑运算，最后输出6个开关的控制信号给到开关翻转阵列。具体翻转过程：

假设电位VP>VN，由VP向VN翻转，第1步电流回路为VP→Sp→D2→Sn→L→S1→C1→S1→VN；

第2步电流回路为VP→Sp→D2→Sn→L→Sq→VN；

第3步电流回路为VP→S2→C2→S2→D2→Sn→L→Sq→VN。

反之，当由VN向VP翻转时，第1步电流回路为VN→Sq→L→Sm→D1→S2→C2→S2→Vp；

第2步电流回路为VN→Sq→L→Sm→D1→Sp→VP；

第3步电流回路为VN→S1→C1→S1→L→Sm→D1→Sp→Vp。

如图3所示，每步翻转结束后，电路再次进入有源整流过程，电流给储存电容CS充电。

如图4所示，为本发明提出的基于电感和电容5步翻转的压电能量收集接口电路在开路电压为1.87V时的整体仿真示意图；

图5为本发明提出的基于电感和电容5步翻转的压电能量收集接口电路翻转细节示意图，从图中可以计算出其翻转效率为89％。

图6为本发明提出的基于电感和电容5步翻转的压电能量收集接口电路和全桥整流电路输出功率示意图，从图中可以看出本发明提出的基于电感和电容5步翻转的压电能量收集接口电路的最大输出功率为26.7μW，而全桥为5.17μW，因此本发明提出的5步翻转的压电能量收集接口电路的最大输出功率是全桥整流电路的5.16倍，大大提高了能量收集的效率。

具体的说，本发明提出的基于电感和电容多步翻转的压电能量收集接口电路可以依据片外翻转电容的数量配置成多步翻转的方式，具体来说是当存在2n个片外翻转电容，则翻转步数为(2n+1)步，多步翻转可以降低寄生电容CP电位在翻转过程中的能量损耗，从而提高翻转效率，进而提升整个接口电路的能量收集效率。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。