基于PVDF的压电能收集电路的设计

张也

摘 要：针对环境中压电振动能的收集问题，该文提出基于PVDF（压电薄膜）的压电能收集电路的设计。首先，需要对PVDF压电传感器的具体工作原理进行研究，制作一种可以将PVDF中压电能提炼出来的传感器；其次，将采集到的振动电压信号，通过AC-DC、DC-DC转换电路进行整流、滤波、升压；最后，通过充电电路给锂电池进行充电，将不易收集利用的压电能改变成稳定的电能存储在锂电池中，实现压电能的合理收集和利用。

关键词：PVDF 传感器 压电能 收集电路

中图分类号：TM910 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）03（c）-0030-03

PVDF是一种新型的高分子材料，由于其具有压电常数大，频响宽，机械强度好，耐冲击，质轻，柔韧，声阻抗易匹配，易加工成大面积，不易受水和一般化学品的污染、价格便宜等优点。在力学领域、声学领域、光学领域、电子领域、测量领域、红外领域、安全报警领域、医疗保健领域、军事领域、交通领域以及信息工程领域的应用非常广泛[1]。

随着PVDF的广泛应用，在从环境中如何收集压电能极具研究价值。该文主要对PVDF传感器的工作原理进行研究，针对换种中压电振动能的收集问题，从应用角度出发，对硬件电路进行研究，其中包括AC-DC、DC-DC和充电电路等收集电路进行设计研究[2-3]。

1 PVDF的工作原理及制作

该文采用的PVDF压电薄膜，其具有3层结构薄膜，如图1所示。在两个表面已经覆了很薄的铝电极。由于PVDF压电薄膜的使用温度范围为-40 ℃～80 ℃，因此，在焊接的过程中应特别注意温度的变化，如果温度大于80 ℃，则PVDF压电薄膜会达到其居里温度，进而带来晶体结构变化，从根本上造成压电性变化甚至是消失。……