當前位置:首頁 > 電源 > 功率器件
[導讀]超低功率微控制器的近期發(fā)展造就了具有空前集成度的器件 (對于其運作所需的功率而言)。這些器件是片上系統(tǒng),采用了新銳節(jié)能方案 (例如關斷空閑功能電路的供電)。事實上,運行這些器件所需的功率非常之低,以至于許多傳感器逐步實現(xiàn)了無線化,因為它們可以方便地通過電池來供電。

引言

超低功率微控制器的近期發(fā)展造就了具有空前集成度的器件 (對于其運作所需的功率而言)。這些器件是片上系統(tǒng),采用了新銳節(jié)能方案 (例如關斷空閑功能電路的供電)。事實上,運行這些器件所需的功率非常之低,以至于許多傳感器逐步實現(xiàn)了無線化,因為它們可以方便地通過電池來供電。不幸的是,電池必須定期更換,這種維護工作既費錢又費事。而從傳感器的局部環(huán)境中采集環(huán)境機械能、熱能或電磁能則有可能是一種更為有效的無線電源解決方案。

圖 1 所示的 LTC3588-1 是一款完整的能量收集解決方案,專為諸如壓電傳感器等高阻抗源而優(yōu)化。它內(nèi)置了一個低損耗全波橋式整流器和一個高效率同步降壓型轉(zhuǎn)換器,用于將能量從一個輸入存儲器件傳輸至輸出,以產(chǎn)生一個可支持高達 100mA 負載的穩(wěn)定電壓。LTC3588-1 采用 10 引腳 MSE 封裝和 3mm x 3mm DFN 封裝。

圖 1:專為諸如壓電傳感器等高阻抗源而優(yōu)化的完整能量收集解決方案

環(huán)境能量源

環(huán)境能量源包括光、溫差、振動梁、射頻 (RF) 發(fā)射信號或任何其他能夠通過某種換能器產(chǎn)生電荷的信號源。例如:

· 人們采用小型太陽能電池板為手持式電子設備供電已有多年,此類電池板在陽光直射和間接光照射的情況下能夠分別產(chǎn)生幾百 mW/cm2 和幾百 μW/cm2 的功率密度。

· 當存在溫度梯度時,塞貝克 (Seebeck) 器件可將熱能轉(zhuǎn)換為電能。熱能量源多種多樣,從體熱 (可產(chǎn)生幾十 μW/cm2 的功率密度) 到鍋爐排氣煙囪 (其表面溫度能產(chǎn)生幾十 mW/cm2 的功率密度) 各不相同。

· 壓電器件可通過器件的壓縮或彎曲而產(chǎn)生能量。壓電組件能夠產(chǎn)生幾百μW/cm2 的功率密度 (取決于其尺寸和結(jié)構(gòu))。

· 射頻 (RF) 能量收集由天線來完成,可產(chǎn)生幾百 pW/cm2 的功率密度。

要成功地設計完整的獨立型無線傳感器系統(tǒng),就需采用節(jié)能型微控制器和傳感器,它們消耗極少電能,并可從低能量環(huán)境獲取能量。目前,這兩類器件在市面上都很容易獲得,而所缺失的一環(huán)則是能夠?qū)鞲衅鬏敵鲛D(zhuǎn)換為一個可用電壓的高效功率轉(zhuǎn)換產(chǎn)品。

圖 2 示出了一款能量收集電源系統(tǒng),它包括能量源 / 傳感器、一個能量儲存組件和一種用于將該儲能轉(zhuǎn)換為一個可用穩(wěn)定電壓的設備。另外,在換能器和能量儲存組件之間或許還需要布設一個電壓整流器網(wǎng)絡,用于防止能量回饋至傳感器中,或在采用壓電器件的情況下負責對 AC 信號進行整流。

圖 2:能量收集系統(tǒng)組件

應用實例

對于在 D0 和 D1 輸入引腳上設定的特殊輸出電壓,LTC3588-1 要求傳感器的輸出電壓高于欠壓閉鎖上升門限限值。為了實現(xiàn)能量傳輸?shù)淖畲蠡?,換能器必須具有一個兩倍于輸入工作電壓的開路電壓、以及一個兩倍于所需輸入電流的短路電流。這些要求必須在信號源的最小激勵電平條件下滿足,以實現(xiàn)連續(xù)輸出功率。

壓電傳感器應用

圖 3 示出了一個壓電系統(tǒng)。當被置于氣流之中時,該系統(tǒng)可在 3.3V 電壓條件下產(chǎn)生 100μW 的功率。在 50Hz 頻率下,壓電組件的彎曲量為 0.5cm。

圖 3:壓電式能量收集器

Seebeck 傳感器應用

圖 4 示出了一個能量收集系統(tǒng),該系統(tǒng)采用了由 Tellurex 公司提供的 Seebeck 傳感器。溫差產(chǎn)生了一個可支持 300mW 輸出負載的輸出電壓。把傳感器連接至 PZ1 輸入可防止反向電流在熱源被拿掉時回流至 Seebeck 器件中。100Ω 電阻器負責提供電流限制,以保護 LTC3588-1 輸入橋接器。

圖 4:Seebeck 能量收集器

由標準熒光燈產(chǎn)生的 EM 場收集能量

此項應用需要一些有別于傳統(tǒng)的創(chuàng)造性思維。圖 5 示出了一個從高電壓熒光燈管周圍的電場收集能量的系統(tǒng)。兩塊 12” x 24” 銅板被放置在距離一個 2’ x 4’ 熒光燈具 6” 的地方。銅板以容性的方式從周圍的電場采集了 200μW 的功率,而 LTC3588-1 則負責將該功率轉(zhuǎn)換為一個穩(wěn)壓輸出。

圖 5:電場能量收集器

結(jié)論

LTC3588-1 通過從周圍環(huán)境收集環(huán)境能量而使遠程傳感器能夠不依靠電池來運作。該器件包含了所有關鍵的電源管理功能:一個低損耗橋式整流器、一個高效率降壓型穩(wěn)壓器、一個負責接通和關斷降壓型轉(zhuǎn)換器的低偏置 UVLO 檢測器、以及一個用于在電源可用時喚醒微控制器的 PGOOD 狀態(tài)信號。LTC3588-1 僅利用 5 個外部組件即可支持高達 100mA 的負載。

本站聲明: 本文章由作者或相關機構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務中斷的風險,如企業(yè)系統(tǒng)復雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務連續(xù)性,提升韌性,成...

關鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關鍵字: 華為 12nm EDA 半導體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務引領增長 以科技創(chuàng)新為引領,提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術學會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術創(chuàng)新聯(lián)...

關鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(集團)股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關鍵字: BSP 信息技術
關閉
關閉