ADI: 2016年能量采集技術(shù)的發(fā)展將帶給我們怎樣的驚喜

 隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣以及可穿戴產(chǎn)品的普及，能量收集技術(shù)已經(jīng)開始逐步應(yīng)用于各類產(chǎn)品中，并將大范圍啟動起來。

在2016年度新技術(shù)與市場展望中，ADI公司市場經(jīng)理張松剛就這一新技術(shù)，闡述了能量采集的關(guān)鍵技術(shù)以及技術(shù)難題。由于能量采集技術(shù)采集到的能量非常微小，很難直接應(yīng)用，必須積少成多地把它們收集并管理起來，這也涉及到能量存儲及減小漏電流的問題，需要有能連續(xù)存儲并極低漏電流的存儲器件，只有漏電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于收集的能量，這些采集來的能量才有可能會被用到;一旦這些采集到的能量集中管理起來后，可以被用來驅(qū)動一些短暫或脈沖型的負(fù)載;對于那些連續(xù)工作的負(fù)載就牽扯到另一個問題，低功耗和超低功耗器件，只有這些超低功耗的器件的工作損耗與采集的能量及這些能量的管理達(dá)到平衡，微能量采集才能真正被廣泛應(yīng)用。

張松剛 ADI公司工業(yè)與能源事業(yè)部亞太區(qū)市場經(jīng)理

與此同時,想要將能量收集起來進(jìn)行利用，還需要關(guān)鍵是要解決兩方面的問題：一是芯片自身低功耗，二是思考怎么樣提高轉(zhuǎn)換效率。大幅提高轉(zhuǎn)換效率很多物理定律及相關(guān)材料問題，不是一個很容易解決的問題，大幅度降低芯片自身的功耗及管理好采集到的能量則相對比較容易實(shí)現(xiàn)。 比較現(xiàn)實(shí)的實(shí)現(xiàn)是通過電源管理芯片來實(shí)現(xiàn)的。

因此，在進(jìn)行能量采集系統(tǒng)設(shè)計時另外需要考慮的是不要只采用一種能量采集技術(shù)，而要在允許的條件下盡可能采用多種能量采集技術(shù)，以保證任何條件下都能正常工作。目前比較成熟的能量采集方案包括了利用太陽能取電及利用電流互感器飽和特性的取電兩種能量收集。

而在能量采集技術(shù)和市場未來發(fā)展的趨勢上，太陽能的能量采集將會較快地被應(yīng)用到產(chǎn)品中，因?yàn)檫@一技術(shù)可以在任何有光的場合進(jìn)行利用，而且該技術(shù)目前已經(jīng)比較成熟，接受度高。當(dāng)然，在能量采集技術(shù)的發(fā)展和普及過程中依舊會存在很多的未知數(shù)和挑戰(zhàn)，但是隨著物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備以及其他新興市場的不斷發(fā)展，能量采集這一技術(shù)會被應(yīng)用在越來越廣泛的領(lǐng)域中。

目前，ADI公司提出了是一個非常好的解決方案，推出了一款基于太陽能的能量采集芯片--ADP5090/5091。首先它具有極低的功耗(《300nA》并在很低的電壓(380mV)下即可啟動工作;它可以管理采集到的微能量并給電池(鋰電池、薄膜電池、超級電容等)和電容充電，使之達(dá)到負(fù)載所需的工作電壓;可以支持突發(fā)性的射頻輸出或MCU，并支持第二個后備電池;對于如何提高太陽能的轉(zhuǎn)換效率，該芯片特別設(shè)計了MPPT控制功能來保證太陽能電池板能一直工作在最大功率點(diǎn)上，只需要手表盤大小的太陽能電池板即可工作。ADI的這款芯片可以應(yīng)用于便攜式設(shè)備、無供電電源傳感器、無線發(fā)射模塊和可穿戴設(shè)備中。

另外采用該芯片可實(shí)現(xiàn)電流互感器取電，最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)保證了收集到的電流在給電容(或電池)充電時可以工作在最佳的功率點(diǎn)上，通過外部電路的簡單配置可以實(shí)現(xiàn)能量收集，充電管理及后備電源切換等功能。該方案可以很好地應(yīng)用在許多無電源供電的傳感器、測量單元及無線通訊模塊等大量電力應(yīng)用場合。該系列芯片無論是綜合性能、簡單實(shí)用、性價比高等都具有很大優(yōu)勢。