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能源危机之下的能量收集之道

2022-08-26 02:02:29

能量收集的概念早在10年前就已经提出,然而在现实环境中,由环境能源供电的系统一直很笨重、复杂和昂贵。不过有些市场已经成功地采用了能量收集方法,如交通运输基础设施、无线医疗设备和楼宇自动化市场。尤其是在楼宇自动化系统中,诸如占位传感器、自动调温器甚至光控开关等,以前安装时通常使用的电源或控制配线,现在已经不需要了,取而代之是,它们采用了局部能量收集系统。

凌力尔特德州仪器意法半导体等半导体厂商针对能量收集领域进行了新品研发,我们一起来看一下哪些神奇的方法能够将分散的能量收集起来,从而起到节能环保的作用。



凌力尔特面向能量收集的超低电压20mV升压型转换器和电源管理器,这是凌力尔特推出的升压型 DC/DC 转换器 LTC3108,该器件专为在采用极低输入电压电源的情况下启动和运行而设计,其 2.2V LDO 可为一个外部微控制器供电,同时其主输出可用引脚在 4 个 (2.35V、3.3V、4.1V 或 5V) 固定电压中选择一个,为无线发送器或传感器供电。第二个开关输出可由主器件启动,以为没有微功率停机功能的器件供电。甚至在输入能源无法得到时,增加一个存储电容器来提供连续功率。


凌力尔特完整的调节能量收集解决方案 LTC3330,其能提供高达 50mA 的连续输出电流以在可以采用可收集能量时延长电池寿命。当从收集能量向负载提供稳定的功率时,LTC3330无需从电池吸收电源电流;而在无负载条件下由电池供电时,LTC3330 仅需 750nA 的工作电流。


德州仪器面向能量收集与低功耗应用推出高效率电源转换器,TPS62120 同步转换器支持节电模式,可在整个电流负载范围内实现高效率,在负载低至100 uA 时效率也可达到 75%。该器件在轻负载工作条件下工作模式为脉冲频率调制(PFM) 模式,静态电流仅为 11 uA。此外,TPS62120 还可在较高电流条件下保持平稳高效的工作状态,可自动从节电模式转为固定频率脉宽调制 (PWM) 模式。


德州仪器超低功耗电路支持新一轮能量采集设计,可高效提取和管理从光源、热源或机械能源采集的微瓦 (uW) 至毫瓦 (mW) 级电源。该bq25570、bq25505、TPS62740、TPS62737 与 TPS62736 支持业界最低工作静态电流,可为无线传感器网络、监控系统、可穿戴式医疗设备、移动附件等难以获得供电的应用实现无电池工作。


意法半导体推出采用能量收集技术的先进双接口存储器,实现真正的无电池系统设计,意法半导体的双接口存储器,包括新推出的16-Kbit产品,配备1个低功耗的I2C接口和1个13.56-MHz ISO15693非接触式无线射频接口。这个射频接口可收集周围RFID电子标签读写机发射的无线电波,并将收集的无线电波转化成输出电压,驱动其它的电子元器件


MicroGen公司的压电式MEMS振动能量收集器,实现了凌力尔特SmartMesh IP无线传感器网络。凌力尔特 WSN 包括 4 个微尘,并采用了高效功率受控型通信的 WSN 软件。自供电式微尘由设定在 120Hz 典型工业振动级和 0.2g (g = 9.8 m/s2) 加速度 G 级的电子振动器使能。MicroGen 把这种由振动提供电能的微尘摆放在凌力尔特的展台和 X-FAB MEMSFoundry 的展台。这些微尘距离 MicroGen 的展台大约 20~30 米。这是由一家商业公司完成首个全采用 MEMS 能量收集进行供电的 WSN。


恩智浦IC在太阳能光伏应用中能实现高达98%的高效能量提取,MPT612是唯一针对使用太阳能光伏(PV)电池或燃料电池的应用提供最大功率点跟踪(MPPT)的低功耗集成电路。MPT612 IC的MPPT算法,可广泛用于太阳能电池充电控制器、分布式MPPT和微型逆变器等应用中,实现98%的高效能量提取。


关于能量收集的产品就总结到这里,最后附上一套技术方案,让大家的设计更加快速。