压电陶瓷能量收集系统设计

📚 共计 30 章节

压电效应基础

正/逆压电效应 · PZT/PVDF/ZnO · 极化工艺

能量收集系统概述

微能量背景 · 可穿戴/无线传感 · 系统架构

压电振子设计

悬臂梁 · 矩形/梯形梁 · 质量块 · 有限元

压电材料参数

d33/d31 · 机电耦合k · Qm · εr · 能量输出

振动源特性分析

频率范围 · 加速度幅值 · 随机/简谐 · 谱测量

等效电路模型

Mason模型 · Van Dyke · SPICE · 阻抗匹配

AC-DC整流电路

全桥/倍压/同步整流 · 肖特基 vs PN结

整流二极管

Buck/Boost · LDO · MPPT · BQ25504/ADP5091

能量存储单元

超级电容 · 锂聚合物 · 容量计算 · 自放电

阻抗匹配技术

电阻/电感匹配 · 开关式 · 自适应网络

非线性处理技术

SECE · SSHI · 并联/串联SSHI对比

非线性高效

多方向能量收集

多自由度振子 · 阵列式 · 三维方案

宽频带能量收集

非线性刚度 · 磁力调谐 · 多模态 · 频率上转换

MEMS压电能量收集器

薄膜沉积 · SOI · 微加工 · 性能指标

电源管理电路设计

超低功耗启动 · 冷启动 · UVLO · 效率优化

电源低功耗

系统建模与仿真

MATLAB/Simulink · LTspice · COMSOL多物理场

实验测试方法

激振器 · 激光测振 · 阻抗分析 · 功率测试

性能评估指标

功率密度 · NPD · 转换效率 · 半功率带宽 · 寿命

可穿戴应用设计

柔性材料 · 织物集成 · 人体运动(行走/呼吸/心跳)

可穿戴柔性

工业无线传感器

自供电振动传感 · 工业适应性 · 无线功耗匹配

结构健康监测

桥梁/建筑振动 · 低频匹配 · 长期可靠性

汽车应用场景

TPMS · 发动机振动 · 车载无线传感器网络

低功耗电路设计

超低功耗MCU · 间歇工作 · 能量感知调度

低功耗调度

能量收集与物联网

LoRa/WiFi/BLE · 无电池IoT · 数据采集策略

混合能量收集

压电-热电/光伏/电磁 · 多源管理

可靠性设计

老化机制 · 温湿度 · 机械疲劳 · 封装防护

可靠性封装

成本优化设计

材料成本 · 制造工艺 · 系统成本模型 · 批量生产

标准与法规

IEC/ISO · CE/FCC · RoHS/REACH · 安全规范

前沿研究进展

无铅KNN/BNT · 3D打印 · AI优化 · 自修复

综合项目实践

需求分析 · 原型制作 · 系统集成 · 报告撰写