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ADI:能量收集技术将迎来大范围应用

2016-01-20

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ADI市场经理张松刚

用能量采集技术采集到的能量非常微小,很难直接应用,必须积少成多地把它们收集并管理起来,这也涉及到能量存储及减小漏电流的问题,需要有能连续存储并极低漏电流的存储器件,只有漏电流远远小于收集的能量,这些采集来的能量才有可能会被用到;一旦这些采集到的能量集中管理起来后,可以被用来驱动一些短暂或脉冲型的负载;对于那些连续工作的负载就牵扯到另一个问题,低功耗和超低功耗器件,只有这些超低功耗的器件的工作损耗与采集的能量及这些能量的管理达到平衡,微能量采集才能真正被广泛应用。

想要将能量收集起来进行利用,关键是要解决两方面的问题,一是芯片自身低功耗,二是思考怎么样提高转换效率。大幅提高转换效率很多物理定律及相关材料问题,不是一个很容易解决的问题,大幅度降低芯片自身的功耗及管理好采集到的能量则相对比较容易实现。 比较现实的实现是通过电源管理芯片来实现的。

随着物联网技术的推广以及可穿戴产品的普及,能量收集技术已经开始逐步应用于各类产品中,很快就应该大范围启动起来。

目前成熟的能量采集方案都有哪些?

在进行能量采集系统设计时另外需要考虑的是不要只采用一种能量采集技术,而要在允许的条件下尽可能采用多种能量采集技术,以保证任何条件下都能正常工作。目前比较成熟的能量采集方案包括了利用太阳能取电及利用电流互感器饱和特性的取电两种能量收集。

在能量采集技术和市场未来发展的趋势上,太阳能的能量采集将会较快地被应用到产品中,因为这一技术可以在任何有光的场合进行利用,而且该技术目前已经比较成熟,接受度高。当然,在能量采集技术的发展和普及过程中依旧会存在很多的未知数和挑战,但是随着物联网、可穿戴设备以及其他新兴市场的不断发展,能量采集这一技术会被应用在越来越广泛的领域中。

ADI目前推出了一款基于太阳能的能量采集芯片--ADP5090/5091,是一款非常好的解决方案。首先它具有极低的功耗(《300nA》并在很低的电压(380mV)下即可启动工作;它可以管理采集到的微能量并给电池(锂电池、薄膜电池、超级电容等)和电容充电,使之达到负载所需的工作电压;可以支持突发性的射频输出或MCU,并支持第二个后备电池;对于如何提高太阳能的转换效率,该芯片特别设计了MPPT控制功能来保证太阳能电池板能一直工作在最大功率点上,只需要手表盘大小的太阳能电池板即可工作。ADI的这款芯片可以应用于便携式设备、无供电电源传感器、无线发射模块和可穿戴设备中。

另外采用该芯片可实现电流互感器取电,最大功率点跟踪(MPPT)保证了收集到的电流在给电容(或电池)充电时可以工作在最佳的功率点上,通过外部电路的简单配置可以实现能量收集,充电管理及后备电源切换等功能。该方案可以很好地应用在许多无电源供电的传感器、测量单元及无线通讯模块等大量电力应用场合。该系列芯片无论是综合性能、简单实用、性价比高等都具有很大优势。