能量收集應(yīng)用無(wú)處不在

　　就能源選擇而言，在熱源和壓電源之間存在權(quán)衡問(wèn)題。不過(guò)，不管選擇哪一種方法，這兩種方法都是可行和現(xiàn)實(shí)的解決方案，可以非常方便地與現(xiàn)有技術(shù)一起使用。下表總結(jié)了這兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)：　　

 

　　能量收集電源轉(zhuǎn)換 IC

　　LTC3109 是一種高度集成的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器和電源管理器。它能從諸如 TEG (熱電發(fā)生器)、熱電堆甚至小型太陽(yáng)能電池等極低的輸入電壓源收集和管理多余的能量。其獨(dú)特的專有自動(dòng)極性拓?fù)湓试S該器件用低至 30mV 的輸入電源工作，而不管電源極性如何?！　?/p>

圖 2：LTC3109 的典型應(yīng)用原理圖　　

 

　　上面的電路用兩個(gè)緊湊型升壓變壓器來(lái)提高 LTC3109 輸入電壓源的電壓，然后該器件為無(wú)線檢測(cè)和數(shù)據(jù)采集提供一個(gè)完整的電源管理解決方案。它能收集小的溫度差，不用傳統(tǒng)的電池電源，就能產(chǎn)生系統(tǒng)電源。

　　就低至 30mV 的輸入電壓而言，推薦使用主-副匝數(shù)比約為 1:100 的變壓器。就更高的輸入電壓而言，可用更低的匝數(shù)比來(lái)獲得更大的輸出功率。這些變壓器是標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)成有售的組件，而且諸如 Coilcraft 等磁性元件供應(yīng)商可穩(wěn)定供貨。

　　LTC3109 采用一種“系統(tǒng)級(jí)”方法來(lái)解決復(fù)雜問(wèn)題。它轉(zhuǎn)換低壓源，并管理多個(gè)輸出之間的能量。用 LTC3109 外部的充電泵電容器和內(nèi)部的整流器對(duì)每個(gè)變壓器副端繞組上產(chǎn)生的 AC 電壓升壓并整流。該整流器電路將電流饋送進(jìn) V_AUX 引腳，從而向外部 V_AUX 電容器、然后是其他輸出供電。

　　內(nèi)部 2.2V LDO 可以支持低功率處理器或其他低功率 IC。該 LDO 由 V_AUX 和 V_OUT 二者之間較高的一個(gè)供電。這使它能在 V_AUX 一充電到 2.3V 就能有效運(yùn)行，同時(shí) V_OUT 存儲(chǔ)電容器仍然在充電。倘若 LDO 輸出上有階躍負(fù)載，那么如果 V_AUX 降至低于 V_OUT，電流就可能來(lái)自主 V_OUT 電容器。該 LDO 能提供 3mA 輸出電流。

　　V_STORE 電容器也許值非常大 (數(shù)千微法甚至數(shù)法拉)，以在輸入電源可能掉電時(shí)保持供電。一旦加電完成，那么主輸出、備份輸出 和開關(guān)輸出都可用。如果輸入電源發(fā)生故障，那么仍然可以利用 V_STORE 電容器的供電繼續(xù)運(yùn)行。

　　LTC3588-1 是一款完整的能量收集解決方案，為包括壓電換能器在內(nèi)的低能量電源而優(yōu)化。壓電器件通過(guò)器件的擠壓或撓曲產(chǎn)生能量。視尺寸和構(gòu)造的不同而不同，這些壓電元件可以產(chǎn)生數(shù)百 uW/cm² 的能量。