基于压电转换的自供电系统及其在RFID上的应用.ppt

基于压电转换的自供电系统及其在RFID上的应用 姓名：刘旭 专业：农业电气化与自动化 导师：张铁民 教授 普通电容/超级电容/可充电电池的比较 根据电容C1的充电电压，DC-DC在控制器的控制下工作在休眠、唤醒模式； 在DC-DC没有工作任务时处于休眠状态； 基于压电转换的自供电系统低功耗(流程图见下页)； (4)RFID通信系统低功耗(流程图见下页)。 实物录像 (1) 本论文将系统分成六大功能模块分别进行设计。实现了压电自供电及在RFID上应用的基本功能。 (2) 本设计中的压电复合振子在50Hz激振频率下，薄圆板结构能输出功率约为1.8mW；钹盖结构输出功率约为3.3mW。 (3) 控制器实时检测初级存储电容C1的电压，在C1的电压上升到7V及以上时，控制器输出高电平开启DC-DC；在C1电压下降至5V及以下时，控制器输出低电平关闭DC-DC。 (4) DC-DC稳压输出电压，波动在2％以内；DC-DC的休眠唤醒模式使系统功耗尽可能降低。在休眠模式下，DC-DC的静态工作电流仅为10uA。 (5) 本设计建立了初步的电源管理系统。 (6) 基于nRF2401的RFID通信系统在该自供电系统中能持续稳定进行。 (7) 重点考虑了系统的低功耗模式。DC-DC的工作电流为 10uA，实验分析及计算证明RFID通信模块的平均工作电流为976.89uA；MSP430F149平均工作电流为33.83uA，具有极低的功耗。 (1) 完成效率测试； (2) 设计专用的超低功耗的集成芯片。 (3) 建立高效合理的电源管理系统。 设计中的低功耗考虑-硬件上 (1) 使用低功耗电子元器件。 (2) MAX639最大静态工作电流为10uA； (3) MAX666最大静态工作电流为12uA； (4) 初级存储电容C1为低等效阻抗电容器，超级 电容等效阻抗低； (5) 控制器MSP430F149平均工作电流为33.83uA； (6) RFID通信模块的平均工作电流为976.89uA; 平均电流分析所得 设计中的低功耗考虑-软件上 系统低功耗程序流程图 基于nRF2401的RFID通信系统 低功耗程序流程图 4.实验测试分析 激振装置实物图 实验一 压电发电能力测试 (a)薄圆板结构在50Hz激振器激励下 (b)薄圆板结构在手动激励下 (c)钹盖结构在50Hz激振器激励下 1. (a)输出功率约为1.8mW (b)输出功率约为0.6mW (c)输出功率约为3.3mW 2. 激振频率影响大；钹盖结构发电能量强，不易碎 实验二 初级存储电容电容C1充电过程测试 C1的电压上升至7V所用时间约为30s 实验三 初级存储电容C1充/放电过程及MSP430F149控制时序测试 红色—电容充/放电波形 蓝色— MSP430F149控制脉冲 实验五 DC-DC稳压工作性能测试 负载10欧-100欧变化 输入电压5v-10v变化 实验六 电源管理模块性能测试 输入电压3v-4.5v变化 5.结论与讨论 结论 * * * * 2009年5月27日 2.研究现状 3.系统设计与实现 4.实验测试及分析 5.结论与讨论 主要内容 1.压电发电介绍 压电转换简介 1.压电转换介绍 (1)原理 (2)特点 (3)目的及意义 (4)研究内容 2.国内外研究及发展现状 压电发电鞋 压电式袖珍风车 压电式视线导航标识 压电无线开关 应用现状 研究现状 （1）基本能量回收电路 （2）电路中加入线性DC-DC （3）线性DC-DC改为开关DC-DC 目的：提高能量转换效率 2.国内外研究及发展现状 (1)基本能量回收电路 (2)电路加入线性DC-DC 研究现状 2.国内外研究及发展现状 研究现状 3.降压式开关DC-DC 吉林大学 西安交通大学，2005 研究现状(国内) 2.国内外研究及发展现状 系统总体方案设计 3.系统设计与实现 3)基于nRF2401的RFID通信系统设计 2)RFID自供电系统的设计 1)压电转换及能量存储控制系统设计 主要内容 3.系统设计与实现 1)压电转换及能量存储控制系统设计-硬件部分 薄圆板结构 钹盖结构 (1)压电转换模块 (2)整流稳压滤波 电容的作用： (1)滤波 (2)初级电能存储 1)压电转换及能量存储控制系统设计-硬件部分 (3) DC-DC模块--Buck电路 1) Buck电路工作原理及选择原因； 2) CCM模式和DCM模式选择— DCM模式下DC-DC工作时间短； 3) 在不用DC-DC时需要关闭DC-DC电路—低功耗要求； 1)压电转换及能量存储控制系