CN212085871U - 电磁发电电路及发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种电磁发电电路。该电磁发电电路包括：发电单元，用于产生供电电压并输出；整流单元，与所述发电单元的输出端连接，用于对所述发电单元输出的所述供电电压进行整流，得到直流电压后输出；互补供电单元，与所述整流单元的输出端连接，用于对直流电压进行稳压，以使得电磁发电电路的输出电压的在预设范围内；并控制直流电压为负载供电；防止负载逆向放电至所述互补供电单元。另外，在本实用新型实施例还公开了一种应用该电磁发电电路的发电装置。采用本实用新型，可降低电磁发电电路的内阻；同时，实现在电机的发电功率较小时，也可以为负载供电，并且能够防止负载产生逆向电流的现象。

Description

电磁发电电路及发电装置

技术领域

本实用新型涉及发电机领域，尤其涉及一种电磁发电电路及发电装置。

背景技术

发电机是一种能够将其他形式的能源转换成电能的机械设备，通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。现有发电技术中，比如风力发电机、发电手电筒等，都是利用电磁发电原理发电的产品。

但是在通过电磁发电的过程中，若发电机中没有足够强烈的切割磁力线的运动，例如微动发电机。此时，在微动发电机自身还存在一定大小内阻的情况下，则通过微动发电机中低速的切割磁感线运动会出现发电效率特别低、甚至出现无法输出电能的现象。

由此可知，如何实现在微动领域中实现有效的发电是现有技术中一个亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型针对以上问题的提出，而提供一种电磁发电电路，该电磁发电电路能够保证微动领域中切割磁感线运动不强烈的情况下能够输出电能以供负载使用，同时还提供了具有该电磁发电电路的发电装置。

本实用新型的具体技术方案如下：

一种电磁发电电路，包括：

发电单元，用于产生供电电压并输出；

整流单元，与所述发电单元的输出端连接，用于对所述发电单元输出的所述供电电压进行整流，得到直流电压后输出；

互补供电单元，与所述整流单元的输出端连接，用于对所述直流电压进行稳压，以使得电磁发电电路的输出电压的电压值在预设范围内，并控制所述直流电压为负载供电和防止所述负载逆向放电至所述互补供电单元。

进一步地，所述互补供电单元包括：

储能模块，所述储能模块一端接地，另一端与所述整流单元的输出端连接，所述储能模块用于接收并存储所述直流电压并存储后为所述负载供电；

与所述储能模块连接的第一稳压模块，所述第一稳压模块用于对所述直流电压进行稳压，以使得所述输出电压的电压值在预设范围内；

与所述储能模块、第一稳压模块连接的开关模块，所述开关模块用于控制所述储能模块与所述负载之间的通断，以控制流至所述负载的电流大小和防止所述负载产生逆向放电现象。

进一步地，所述第一稳压模块为稳压芯片，所述稳压芯片用于对所述直流电压进行稳压，以使得所述输出电压在所述预设范围内。

进一步地，所述储能模块包括第一电容，所述第一电容一端接地，所述第一电容另一端与所述整流单元的输出端连接。

进一步地，所述开关模块包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管和第六MOS管，所述第一MOS管的漏极与所述第四MOS管的漏极、所述第一电容连接，所述第一MOS管的栅极与所述第二MOS 管的栅极、第三MOS管的漏极连接，所述第一MOS管的源极与所述第二MOS 管的源极连接；

所述第二MOS管的漏极与所述电磁发电电路的输出端连接；

所述第三MOS管的源极接地，所述第三MOS管的栅极与所述第四MOS管的漏极连接；

所述第四MOS管的源极接地，所述第四MOS管的栅极与所述第一稳压模块连接；

所述第五MOS管的漏极与所述第一稳压模块连接，所述第五MOS管的栅极与所述第六MOS管的漏极连接，所述第五MOS管的源极与所述电磁发电电路的输出端连接；

所述第六MOS管的栅极与所述第一稳压模块连接，所述第六MOS管的源极接地。

进一步地，所述开关模块还包括第二电容、第三电容、第四电容和第一稳压二极管；

所述第二电容一端与所述第五MOS管的漏极连接，另一端接地；

所述第三电容一端接地，另一端与所述第五MOS管的漏极连接；

所述第四电容并联于所述第五MOS管的栅极与源极之间；

所述第二电容、第三电容和第四电容均用于滤波；

所述第一稳压二极管的阳极接地，阴极与所述第三MOS管的栅极连接，所述第一稳压二极管起稳压作用。

进一步地，所述互补供电单元还包括第二稳压模块，所述第二稳压模块一端接地，另一端与所述整流单元的输出端连接；

所述第二稳压模块用于对所述直流电压起稳压作用，以保护所述稳压芯片。

进一步地，所述第二稳压模块包括第二稳压二极管，所述第二稳压二极管的阳极接地，所述第二稳压二极管的阴极与所述整流单元的输出端连接。

进一步地，所述电磁发电电路包括至少一个所述发电单元以及分别与每一个发电单元串联的所述整流单元；

所述发电单元之间并联连接，所述整流单元之间并联连接。

进一步地，在所述电磁发电电路包括两个或两个以上所述整流单元时，所述整流单元并联后与所述互补供电单元连接。

进一步地，每两个所述整流单元并联后通过三极管连接所述互补供电单元。

进一步地，每一个所述整流单元包括第一输入端、第二输入端、第七MOS 管、第八MOS管、第九MOS管和第十MOS管；

所述整流单元通过所述第一输入端、第二输入端与所述发电单元连接；

所述第七MOS管的漏极、第九MOS管的漏极与第一输入端连接，所述第七MOS管的源极与所述第八MOS管的源极连接，所述第七MOS管的栅极与所述第九MOS管的栅极、所述第二输入端连接；

所述第八MOS管的栅极与所述第十MOS管的栅极、所述第一输入端连接，所述第八MOS管的漏极、所述第十MOS管的漏极与所述第二输入端连接；

所述第七MOS管的源极和第八MOS管的源极还与所述互补供电单元连接，所述第九MOS管的源极和第十MOS管的源极还与地连接。

进一步地，所述负载为电容或用电设备。

一种发电装置，包括如上任一项所述的电磁发电电路。

实施本实用新型实施例，将具有如下有益效果：

采用了上述电磁发电电路及发电装置之后，通过发电单元产生供电电压后，经过整流单元的整流作用得到直流电压输出至互补供电单元，互补供电单元一方面用于对输入的直流电压进行稳压，使得直流电压的电压值在预设范围之内，限制了发电机输出电压的最大值；另一方面，通过直流电压为负载供电，并可防止负载产生逆向放电的现象。本实用新型实施例通过整流单元和互补供电单元能够减少电磁发电电路的内阻，从而提高发电效率；而且通过互补供电单元能够保证电磁发电电路在电流较小的情况下，实现对负载的供电，从而降低了发电机可输出电压的最低值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为本实用新型一实施例中所述电磁发电电路的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例中所述电磁发电电路的电路示意图；

图3为本实用新型一实施例中所述互补供电单元的结构示意图；

图4为本实用新型另一实施例中所述互补供电单元的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为解决传统技术中的发电机在发电过程中，由于切割磁力线的运动不足，导致发电机发电产生的电能较低，从而无法为负载所使用的问题，在本实施例中，特提出了一种电磁发电电路，该电磁发电电路通过降低发电机中的内阻，减少发电机内部由于电阻而产生的压降，增强发电效率；而且能够将发电机发电产生的小电压/小电流用于负载使用，提高电压/电流的使用效率。

其中，通过本实施例的电磁发电电路供电的负载可以是电容或用电设备；用电设备可以是任意的电子产品，例如风扇、手机等。电容可以是超级电容等，具体的，电容通过电磁发电电路进行充电后，通过放电来为与其连接的设备供电，例如ETC机等小功率设备等。

本实用新型提供了一种电磁发电电路，图1展示了一个实施例中电磁发电电路10的结构示意图，该电磁发电电路10可应用于发电装置或汽车等用电设备。

具体的，该电磁发电电路10包括：发电单元11、整流单元12和互补供电单元13；其中，发电单元11用于产生供电电压，且供电电压为交流电压。

整流单元12与发电单元11的输出端连接，发电单元11将供电电压输出至整流单元12后，通过整流单元12对供电电压进行整流得到直流电压后输出；其中，整流得到的直流电压为单向直流电压，即直流电压只能由整流单元12传输至互补供电单元13。

互补供电单元13与整流单元12的输出端连接，互补供电单元13的输出端与负载20连接，整流单元12将直流电压输出至互补供电电路13后，一方面，互补供电电路13可对直流电压进行稳压作用，以保证以使得电磁发电电路10的输出电压的电压值在预设范围内，及保证输出至负载20的电压在安全范围内，确保用电安全；另一方面，通过互补供电电路13控制直流电压能够为负载20供电，具体的，互补供电电路13可控制直流电压较小时，仍然能够为负载20供电；并且可防止负载20产生逆向放电现象，即避免负载20逆向放电至互补供电单元 14。

在一个可选实施例中，发电单元11为电磁式发电机。其中，该电磁式发电机中所用的电磁发电机可采用固定线圈活动磁芯的方式等任意电磁发电方式，该电磁发电机的线圈两端连接整流单元12的输入端，从而实现在通过切割磁感线运动产生供电电压后输入至整流单元12进行整流作用。

在具体实施例中，本实用新型实施例采用的电磁式发电机的磁芯运动方向不需要固定的单一方向，可随外力作用在发电机机械机构内运动，且运动的方向可以是单一方向，也可以是往复运动的。

在具体实施例中，整流单元12通过若干MOS管连接构成MOS管桥式整流电路实现，从而对发电单元(电磁式发电机)11产生的供电电压做整流作用。

此外，在本实用新型实施例中，电磁发电电路10包括至少一个发电单元11 以及分别与每一个发电单元11串联的整流单元12；其中，发电单元11之间并联连接，整流单元12之间并联连接。并且在电磁发电电路10包括两个或两个以上整流单元12时，所有整流单元12并联后与互补供电单元13连接，即发电单元 11产生的供电电压通过整流单元12后并联输入至互补供电单元13。

示例性地，如图2所示，假设电磁发电电路10中包括并联的电磁发电机一和电磁发电机二，对应地，磁发电电路10包括两个与发电单元11串联的整流单元12；其中，每一整流单元12由结构和功能相同的MOS管桥式整流电路构成。具体的，以与电磁发电机一连接的MOS管桥式整流电路来解释和说明整流单元 11的结构和功能。

其中，MOS管桥式整流电路包括第一输入端LINE1、第二输入LINE2、第七MOS管Q7、第八MOS管Q8、第九MOS管Q9和第十MOS管Q10；其中， MOS管桥式整流电路通过第一输入端LINE1和第二输入端LINE2与发电单元11 连接。第七MOS管Q7的漏极D、第九MOS管Q9的漏极D与第一输入端LINE1 连接，第七MOS管Q7的源极S与第八MOS管Q8的源极S连接，第七MOS 管Q7的栅极G与第九MOS管Q9的栅极G、第二输入端LINE2连接；第八MOS 管Q8的栅极G与第十MOS管Q10的栅极G、第一输入端LINE1连接，第八 MOS管Q8的漏极D、第十MOS管Q10的漏极D与第二输入端LINE2连接；第七MOS管Q7的源极S和第八MOS管Q8的源极S还与互补供电单元13连接，第九MOS管Q9的源极S和第十MOS管Q10的源极S还与地连接。

其中，MOS管桥式整流电路中各MOS管的整流原理相同，在此以第七MOS 管Q7为例进行说明。具体的，假设电磁发电机一产生的电压输入至整流单元12 时，第一输入端LINE1输入为正电压，第二输入端LINE2输入为负电压；结合上述对MOS管桥式整流电路中各MOS管的连接关系可知，此时，第七MOS管 Q7中漏极D也为正电压，同时其漏极D的正电压通过内部的DS间体二极管传递到其的S极，基于二极管的单向导通特性可知，第七MOS管Q7导通时，其D 极电压与S极电压相同，则在通过由电磁发电机一为负载供电前，第七MOS管 Q7的S极电压＝D极电压＝第一输入端LINE1电压＝电磁发电机一的正电压。

此时，由于第七MOS管Q7的栅极G连接在第二输入端LINE2，而与第二输入端LINE2连接的为电磁发电机一的负电压。所以，对于第七MOS管Q7而言，其VGS电压等于电磁发电机一所产生的电压，只要电磁发电机一产生的电压高于第七MOS管Q7的VGSth门触发电压，第七MOS管Q7导通，正电压被传送至MOS管桥式整流电路的输出端，即第七MOS管Q7的S极，从而输入至互补供电单元13后为负载供电。

同时，由于第十MOS管Q10的源极S接地，互补供电电路13的输出端OUT- 接地，因此在经过负载20后流至第十MOS管Q10的S极，则基于上述对第七 MOS管Q7的导通描述，可知此时第十MOS管Q10也导通，而第八MOS管Q8 和第九MOS管Q9此时截止，从而实现对电磁发电机一产生的交流电的正半周整流。

基于上述第七MOS管Q7导通和第十MOS管Q10导通的原理可知，当电磁发电机一发电过程中，第一输入端LINE1输入的为负电压，第二输入端LINE2 输入的为正电压时，第七MOS管Q7和第十MOS管Q10将截止，而第八MOS 管Q8和第九MOS管Q9将导通，从而完成电磁发电机一产生的交流电的负半周整流操作。因此，只要发电单元11产生的电压高于整流单元12中MOS管的触发门电压，即可实现通过发电单元11在通过整流单元12后流至互补供电单元13，进而为负载使用。

本实用新型实施例通过设置整流单元12，具体通过MOS管桥式整流电路实现电磁发电机在磁芯运动情况下的双向桥式整流操作，利用MOS管的结构特点及电气特点，即MOS管内在源极S和漏极D之间设置有固体二极管，以实现 MOS管的单向导通性和导通的压降小的原理，一方面可实现对发电单元11产生交流电的双向整流；另一方面能够有效降低二极管导通时的电压降，从而减少电磁发电电路中由于存在内存而产生的压降，提高发电效率。

特别地，本实施例实用的MOS管可以在制作过程中自然形成的源极S和漏极D之间的体二极管，从而实现近似理想二极管的整流操作，大大降低了整个电磁发电电路的内阻，即本实施例能够通过整流单元12可实现对供电电压的零压降整流或接近零压降整流，进而提升发电的效率。

如图2所示，对于与电磁发电机二连接的整流单元12，该整流单元12的结构和功能与上述和电磁发电机一连接的MOS管桥式整流电路的结构和功能相同，在此不再赘述，具体可参阅上述相关内容。

在另一可选实施例中，当电磁发电电路10中包括多个发电单元11和多个整流单元12时，为了避免各个发电单元11经过整流后输入至互补供电单元13相互影响，在每两个整流单元12并联后通过三极管连接互补供电单元13。

示例性地，如图2所示，假设电磁发电电路10包括两个发电单元11和对应的两个整流单元12，将两个整流单元12并联后通过三极管Q15与互补供电单元 13连接，以此将两个并联后流入互补供电电路13的电流隔离开，避免两个并联的发电单元11由于产生的电压大小不一致产生电压差，出现电流由高电压的一方流入低电压一方的现象。

本实施例通过三极管隔离两个并联整流单元12的原理基于三极管内部的结构；具体的，当三极管为NPN型时，流经三极管的电流只能从基极b流向集电极c和发射极e，而不能从集电极c或发射极e流向基极b，且集电极c和发射极 e之间电流不导通；当三极管为PNP型时，流经三极管的电流只能从集电极或发射极e流向基极b，而不能由基极b流向集电极c或发射极b，且集电极c和发射极e之间不导通。

本实施例的电磁发电电路10通过设置至少一个发电单元11和整流单元12，则当存在两个或两个以上发电单元11和整流单元12时，无论两个或两个以上发电单元11(电磁发电机)是同步状态还是异步状态，并联后输出至互补供电电路 13的电压均值都高于单个发电单元经过整流单元12后输入至互补供电单元13 的电压大小，以实现对发电效率较小的发电机中电能的有效利用。

在具体实施例中，互补供电单元13用于对输入的直流电压进行稳压，以限定电磁发电电路10输出电压的最大值，同时，避免出现因为发电单元11产生的供电电压过小而无法为负载20供电的现象，以及避免出现负载20逆向为互补供电单元13供电的现象。

在本实施例中，如图3所示，互补供电单元13包括：储能模块131、第一稳压模块132和开关模块133；其中，储能模块131一端接地，另一端与整流单元 12的输出端连接，储能模块131用于接收并存储直流电压并存储后为负载供电。

在具体实施例中，储能模块131包括第一电容，即可通过电容来实现储能模块131的相应功能。示例性地，如图2所示，第一电容C1作为储能模块131，其中，第一电容C1一端接地，第一电容C1另一端与整流单元12的输出端连接。

本实施例利用电容的特性，该特性指电容可用于存储电容，即对电容进行充电；该特性还指电容在充电完成后会放电。因此，本实施例利用第一电容C1存储由发电单元11产生的供电电压经过整流单元12的整流作用后产生的直流电压。

第一稳压模块132与储能模块131连接，在本实施例中，通过第一稳压模块 132对从整流单元12输入至互补供电单元13的直流电压进行稳压操作，以使得电磁发电电路10在经过互补供电电路13的输出电压的电压值在预设范围内。具体的，本实施例的第一稳压模块132为稳压芯片，通过该稳压芯片可实现对直流电压的稳压操作。

示例性地，如图2所示，第一稳压模块132通过BUCK_BOOST稳压芯片 U1实现；其中，该BUCK_BOOST稳压芯片U1的输入端VIN和使能端EN与储能模块131、整流单元12、开关模块133连接；BUCK_BOOST稳压芯片的L1 端和L2端与电感L1连接，以实现对BUCK_BOOST稳压芯片U1的工作频率调节；BUCK_BOOST稳压芯片U1的供电端PG、输出端VOUT均与开关模块133连接。

本实施例的互补供电电路13通过设置第一稳压模块132，通过第一稳压模块 132能够将整流单元12整流输入至互补供电单元13的直流电压在高于 BUCK_BOOST稳压芯片U1的稳压门槛电压时，对直流电压进行稳压操作，避免因直流电压过高而烧坏BUCK_BOOST稳压芯片U1或对BUCK_BOOST稳压芯片产生损害；进而实现电磁发电电路10能够输出预设范围内的电压为开关模块133或负载20使用，保证用电的安全。其中，BUCK_BOOST稳压芯片U1的稳压值可根据开关模块133的安全使用电压范围或负载的具体用电电压大小来确定。

在一个实施例中，如图4所示，为了保证第一稳压模块(稳压芯片)132不会由于输入的直流电压而烧坏，在互补供电单元13中设置有第二稳压模块134；其中，第二稳压模块134一端接地，另一端与整流单元12的输出端、储能模块 131连接，第二稳压模块134的另一端还与第一稳压模块132的输入端VIN连接。第一稳压模块132对输入至互补供电模块13的直流电压进行稳压操作，确保直流电压的大小在稳压芯片(第一稳压模块132)的工作电压范围内。

示例性地，如图2所示，第二稳压模块134包括第二稳压二极管TVS，第二稳压二极管TVS的阳极接地，第二稳压二极管TVS的阴极与整流单元12的输出端、第一稳压模块132的输入端VIN连接。

本实施例在互补供电电路13中通过设置第二稳压模块134，可实现对输入至互补供电单元13的直流电压进行稳压，例如，去除直流电压中的尖峰电压，以保护稳压芯片。

开关模块133与储能模块131、第一稳压模块132连接，在本实施例中，开关模块133可根据输入至互补供电电路13直流电压大小，即储能模块131中的电压值，进而控制储能模块131与负载20之间的通断，保证在发电单元11发出的供电电压较小时，依然可以为负载20供电；同时，能够控制从储能模块131 流至负载20的电流大小，以及防止负载20产生逆向放电现象。

具体的，如图2所示，在一个实施例中，开关模块133包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管和第六MOS管，第一MOS管Q1的漏极D与第四MOS管Q4的漏极D、第一电容C1连接，第一 MOS管Q1的栅极G与第二MOS管Q2的栅极G、第三MOS管Q3的漏极D连接，第一MOS管Q1的源极S与第二MOS管Q2的源极S连接；第二MOS 管Q2的漏极D与电磁发电电路10的输出端OUT+连接；第三MOS管Q3的源极S接地，第三MOS管Q3的栅极G与第四MOS管Q4的漏极D连接；第四 MOS管Q4的源极S接地，第四MOS管Q4的栅极G与第一稳压模块132连接；第五MOS管Q5的漏极D与第一稳压模块132连接，第五MOS管Q5的栅极G 与第六MOS管Q6的漏极D连接，第五MOS管Q5的源极S与电磁发电电路10的输出端OUT+连接；第六MOS管Q6的栅极G与第一稳压模块132连接，第六MOS管Q6的源极S接地。

在本实施例中，通过开关模块133实现上述功能的原理如下：

因为通过第一电容C1上存储的电压大小来为开关模块133或负载20供电，而开关模块13中包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4、第五MOS管Q5和第六MOS管Q6，而在不同大小的电压驱动下，各MOS管的状态时不一样的，可能为截止，可能为导通；基于此，则需要对第一电容C1上的电压大小进行分析，以确定开关模块133中各MOS管为导通还是截止状态。

而在实际运用中，由于发电单元11产生的供电电压经过整流单元12后会传送至第一电容C1，并在第一电容C1上存储后为开关模块133或负载20供电。其中，第一电容C1经过充电后，其电压大小存在三种可能：一、高于MOS管桥式整流电路中每一MOS管的VGS门电压但低于第一稳压模块132的正常工作电压；二、等于或高于第一稳压模块132的正常工作电压；三、为零或者有少量的余量电压，即第一电容C1中电压大小小于开关模块133中各MOS管的导通门电压时。

示例性地，若第一稳压模块132为BUCK_BOOST稳压芯片U1，且设定 BUCK_BOOST稳压芯片U1正常工作的电压大小在2.2V～5.5V之间。假如第一电容C1的电压为高于MOS管桥式整流电路中每一MOS管的VGS门电压但低于第一稳压模块132的正常工作电压，例如第一电容C1上的电压大小为 0.5V～2.2V，由于电压值低于BUCK_BOOST稳压芯片U1的正常工作电压， BUCK_BOOST稳压芯片U1为自锁状态，其PG端不能产生电压输出。此时，第五MOS管Q5的漏极D电压值为0，则可知，第六MOS管Q6的状态为截止；同时，由于BUCK_BOOST稳压芯片U1的PG端无电压输出，因此，第四MOS 管Q4的状态为截止。

而此时第一电容C1上的电压大小满足第三MOS管Q3的导通条件，即第一电容C1上的电压大小大于第三MOS管Q3的导通压降，而第三MOS管Q3的漏极与第一MOS管Q1的源极S和第二MOS管Q2的源极S连接，因此，第一 MOS管Q1和第二MOS管Q2导通，从而第一电容C1与负载20之间导通，即第一电容C1的电压可通过第一MOS管Q1、第二MOS管Q2和第三MOS管 Q3传送至电磁发电电路10的输出端OUT+和输出端OUT-，且输入端OUT+与输出端OUT-之间的电压等于第一电容C1的电压大小，从而实现为负载20的供电操作。

本实施例的开关模块144通过设置第一MOS管Q1、第二MOS管Q2和第三MOS管Q3，能够实现在第一电容C1的电压大小大于整流单元12中MOS管的门电压时，即发电单元11产生的供电电压大于整流单元12中MOS管的门电压时，实现电磁发电电路10通过小电压为负载20供电，从而提升了电磁发电电路10的发电效率。

而在第一电容C1的电压等于或高于第一稳压模块132的正常工作电压时，还是以正常工作电压大小在2.2V～5.5V之间的BUCK_BOOST稳压芯片U1进行说明。

假如此时第一电容C上的电压大小为2.2V～16V，由于BUCK_BOOST稳压芯片U1正常工作，则经过BUCK_BOOST稳压芯片U1的稳压操作后，其PG端输出大小在2.2V～5.5V之间的，而第四MOS管Q4和第六MOS管Q6与PG端连接，则此时POWER_GOOD输出大小在2.2V～5.5V之间的电压至第四MOS管 Q4和第六MOS管Q6，第四MOS管Q4和第六MOS管Q6导通，同时，第五 MOS管Q5导通，第三MOS管Q3截止；当第三MOS管Q3截止时，第一MOS 管Q1和第二MOS管Q2同样截止，则此时第一电容C1在通过第一稳压模块132 的稳压操作后，可通过第五MOS管Q5的源极S输入经过第一稳压模块132稳压操作后的电压至输出端OUT+和输出端OUT-，从而实现为负载20的供电操作。

本实施例的互补供电单元13通过第一稳压模块132的稳压操作，将储能模块131的电压大小限制在第一稳压模块132的正常工作范围内，能够保证电磁发电电路10的正常供电，不会因为电压过大而烧坏电路，对整个电磁发电电路10 起保护作用。

同样地，在第一电容C1的电压大小为零或者有少量的余量电压，即第一电容C1中电压大小小于开关模块133中各MOS管的导通门电压时，还是以正常工作电压大小在2.2V～5.5V之间的BUCK_BOOST稳压芯片U1进行说明。

假如此时第一电容C1上的电压大小在0V～0.5V之间，由于第一电容C1的电大小小于第一稳压模块132的正常工作电压，则第一稳压模块132处于自锁状态，第一稳压模块132不产生电能输出，则第四MOS管Q4和第六MOS管Q6 均截止，从而导致第五MOS管截止，不能为负载20供电；此时，第一电容C 的电压同样小于开关模块133中各MOS管的门电压，则第三MOS管Q3截止，从而导致第一MOS管Q1、第二MOS管Q2截止，同样无法通过第二MOS管 Q2为负载20供电。

此外，由于第一MOS管Q1、第三MOS管Q3和第五MOS管Q5中存在二极管，当负载20为超级电容，且超级电容放电时，则可基于二极管的单向导电性，防止负载20通过输出端OUT+、输出端OUT-逆向传输电流至互补供电电路 13中，避免因为逆向电流过大而烧坏稳压芯片等元器件。

本实施例的互补供电电路13通过开关模块133能够防止负载20中产生逆向电流，对整个电磁发电电路10其保护作用。

在一个实施例中，本实施例的开关模块133还包括第二电容C2、第三电容 C3、第四电容C4和第一稳压二极管ZD。

具体的，如图2所示，第二电容C2一端与第五MOS管Q5的漏极D连接，另一端接地；第三电容C3一端接地，另一端与第五MOS管Q5的漏极D连接；第四电容C4并联于第五MOS管Q5的栅极G与源极S之间。第一稳压二极管 ZD的阳极接地，阴极与第三MOS管Q3的栅极G连接。其中，第二电容C2、第三电容C3和第四电容C5基于其通交流阻直流、通高频阻低频的特性，用于滤波；第一稳压二极管ZD用于对输入至第三MOS管Q3的电压起起稳压作用，以防由于电压过高而击穿第三MOS管Q3。

在一个实施例中，本实施例的开关模块133还包括第一电阻R1、第二电阻 R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8。

具体的，如图2所示，第一电阻R1一端与第一MOS管Q1的源极S连接，另一端与第三MOS管的漏极D连接；第二电阻R2一端与第一MOS管Q1的漏极D连接，另一端与第四MOS管Q4的漏极D连接；第三电阻R3的一端与第二MOS管Q2的漏极D连接，另一端与电磁发电电路10的输出端OUT+连接；第四电阻R4一端与第一稳压模块132的输出端VOUT连接，另一端与第一稳压模块132的输出端PG连接；第五电阻R5一端与第一稳压模块132的输出端 VOUT连接，另一端与第一稳压模块132的反馈端FB连接；第六电阻R6的一端接地，另一端与第一稳压模块132的反馈端FB连接；第七电阻R7的一端与第五MOS管Q5的栅极G连接，另一端与第六MOS管的漏极D连接；第八电阻R8的一端与第五MOS管Q5的源极S连接，另一端与电磁发电电路10的输出端OUT+连接。

本实施例的开关模块133基于第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8的分压特性，通过第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8的分压作用来保护开关模块133中各 MOS管的工作电压在安全范围内，起保护作用。

进一步的，在本实用新型实施例中，在电磁发电电路10中设置有多个发电单元11和整流单元12时，因为整流单元12对供电电压的整流后并联流入至互补供电电路13，因此，在多个发电单元11和多个整流单元12的作用下，能够解决如微动电机等在发电过程中由于切割此运动强度不够而导致产生的电能过低无法被充分利用的情况。

通过供电电压通过并联流入至互补供电单元13后，能够保证对开关模块133 中各MOS管的驱动，因此，在实际运用中，设置越多的发电单元11和整流单元 12，更加有利于提升整个电磁发电电路的电能利用率，以及提升电磁发电电路10 的发电效率。

基于同一发明构思，本实用新型实施例还提供了一种发电装置，包括如上任一实施例所述的电磁发电电路。

需要说明的是，本实施例中发电装置的实现与上述任一实施例中的电磁发电电路的实现思想一致，其实现原理在此不再进行赘述，可具体参阅上述方法中对应内容。

采用了上述电磁发电电路及发电装置之后，通过发电单元产生供电电压后，经过整流单元的整流作用得到直流电压输出至互补供电单元，互补供电单元一方面用于对输入的直流电压进行稳压，使得直流电压的电压值在预设范围之内，限制了发电机输出电压的最大值；另一方面，通过直流电压为负载供电，并可防止负载产生逆向放电的现象。本实用新型实施例通过整流单元和互补供电单元能够减少电磁发电电路的内阻，从而提高发电效率；而且通过互补供电单元能够保证电磁发电电路在电流较小的情况下，实现对负载的供电，从而降低了发电机可输出电压的最低值。

综上可知，本实用新型提供的电磁发电电路及发电装置，该电磁发电电路通过各组成部件的配置和相互配合，能够有效降低发电机或发电装置中的内阻，从而提升发电机或发电装置的发电效率；同时，能够实现通过较小的电流为负载供电，充分利用发电机或发电装置中产生的电能，提升了对电能的利用效率。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (14)

1.一种电磁发电电路，其特征在于，包括：

发电单元，用于产生供电电压并输出；

整流单元，与所述发电单元的输出端连接，用于对所述发电单元输出的所述供电电压进行整流，得到直流电压后输出；

互补供电单元，与所述整流单元的输出端连接，用于对所述直流电压进行稳压，以使得电磁发电电路的输出电压的电压值在预设范围内，并控制所述直流电压为负载供电和防止所述负载逆向放电至所述互补供电单元。

2.如权利要求1所述的电磁发电电路，其特征在于，所述互补供电单元包括：

储能模块，所述储能模块一端接地，另一端与所述整流单元的输出端连接，所述储能模块用于接收并存储所述直流电压并存储后为所述负载供电；

与所述储能模块连接的第一稳压模块，所述第一稳压模块用于对所述直流电压进行稳压，以使得所述输出电压的电压值在预设范围内；

与所述储能模块、第一稳压模块连接的开关模块，所述开关模块用于控制所述储能模块与所述负载之间的通断，以控制流至所述负载的电流大小和防止所述负载产生逆向放电现象。

3.如权利要求2所述的电磁发电电路，其特征在于，所述第一稳压模块为稳压芯片，所述稳压芯片用于对所述直流电压进行稳压，以使得所述输出电压在所述预设范围内。

4.如权利要求3所述的电磁发电电路，其特征在于，所述储能模块包括第一电容，所述第一电容一端接地，所述第一电容另一端与所述整流单元的输出端连接。

5.如权利要求4所述的电磁发电电路，其特征在于，所述开关模块包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管和第六MOS管，所述第一MOS管的漏极与所述第四MOS管的漏极、所述第一电容连接，所述第一MOS管的栅极与所述第二MOS管的栅极、第三MOS管的漏极连接，所述第一MOS管的源极与所述第二MOS管的源极连接；

所述第二MOS管的漏极与所述电磁发电电路的输出端连接；

所述第三MOS管的源极接地，所述第三MOS管的栅极与所述第四MOS管的漏极连接；

所述第四MOS管的源极接地，所述第四MOS管的栅极与所述第一稳压模块连接；

所述第五MOS管的漏极与所述第一稳压模块连接，所述第五MOS管的栅极与所述第六MOS管的漏极连接，所述第五MOS管的源极与所述电磁发电电路的输出端连接；

所述第六MOS管的栅极与所述第一稳压模块连接，所述第六MOS管的源极接地。

6.如权利要求5所述的电磁发电电路，其特征在于，所述开关模块还包括第二电容、第三电容、第四电容和第一稳压二极管；

所述第二电容一端与所述第五MOS管的漏极连接，另一端接地；

所述第三电容一端接地，另一端与所述第五MOS管的漏极连接；

所述第四电容并联于所述第五MOS管的栅极与源极之间；

所述第二电容、第三电容和第四电容均用于滤波；

所述第一稳压二极管的阳极接地，阴极与所述第三MOS管的栅极连接，所述第一稳压二极管起稳压作用。

7.如权利要求3所述的电磁发电电路，其特征在于，所述互补供电单元还包括第二稳压模块，所述第二稳压模块一端接地，另一端与所述整流单元的输出端连接；

所述第二稳压模块用于对所述直流电压起稳压作用，以保护所述稳压芯片。

8.如权利要求7所述的电磁发电电路，其特征在于，所述第二稳压模块包括第二稳压二极管，所述第二稳压二极管的阳极接地，所述第二稳压二极管的阴极与所述整流单元的输出端连接。

9.如权利要求1所述的电磁发电电路，其特征在于，所述电磁发电电路包括至少一个所述发电单元以及分别与每一个发电单元串联的所述整流单元；

所述发电单元之间并联连接，所述整流单元之间并联连接。

10.如权利要求9所述的电磁发电电路，其特征在于，在所述电磁发电电路包括两个或两个以上所述整流单元时，所述整流单元并联后与所述互补供电单元连接。

11.如权利要求10所述的电磁发电电路，其特征在于，每两个所述整流单元并联后通过三极管连接所述互补供电单元。

12.如权利要求9所述的电磁发电电路，其特征在于，每一个所述整流单元包括第一输入端、第二输入端、第七MOS管、第八MOS管、第九MOS管和第十MOS管；

所述整流单元通过所述第一输入端、第二输入端与所述发电单元连接；

所述第七MOS管的漏极、第九MOS管的漏极与第一输入端连接，所述第七MOS管的源极与所述第八MOS管的源极连接，所述第七MOS管的栅极与所述第九MOS管的栅极、所述第二输入端连接；

所述第八MOS管的栅极与所述第十MOS管的栅极、所述第一输入端连接，所述第八MOS管的漏极、所述第十MOS管的漏极与所述第二输入端连接；

所述第七MOS管的源极和第八MOS管的源极还与所述互补供电单元连接，所述第九MOS管的源极和第十MOS管的源极还与地连接。

13.如权利要求1所述的电磁发电电路，其特征在于，所述负载为电容或用电设备。

14.一种发电装置，其特征在于，包括如权利要求1至13中任一项所述的电磁发电电路。

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