到處都可以使用的“綠色電源”

　　背景

　　在我們周圍有大量環(huán)境能源，傳統(tǒng)的能量收集方法一直是通過太陽能電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)。不過，新的能量收集工具允許我們利用種類繁多的環(huán)境能源產(chǎn)生電能。此外，重要的不是電路的能量轉(zhuǎn)換效率，可用來給電路供電的“平均收集”能量之多少才是更重要。例如，熱電發(fā)生器將熱量轉(zhuǎn)換成電，壓電組件轉(zhuǎn)換機(jī)械振動，光伏組件轉(zhuǎn)換太陽光 (或任何光源)，通過化學(xué)作用產(chǎn)生電流的組件轉(zhuǎn)換潮氣的能量。這使給遠(yuǎn)程傳感器供電或者給電容器或薄膜電池等存儲器件充電成為可能，因此微處理器或發(fā)送器可以無需本地電源，而從遠(yuǎn)程地點供電。

　　這又為凌力爾特的能量收集產(chǎn)品用作潛在的解決方案創(chuàng)造了機(jī)會。下表 1 說明了我們在這一領(lǐng)域提供的產(chǎn)品。

　　表 1：凌力爾特面向可再生能源應(yīng)用的 IC 解決方案　　

 

　　表 1 中列出的每一種產(chǎn)品都有特定的功能和性能標(biāo)準(zhǔn)，這使每一種產(chǎn)品都可以根據(jù)環(huán)境能源的類型，成為切實可行的最佳解決方案。概括而言，這些包括：

• 低備用靜態(tài)電流：典型值低于 6µA，最低為 450nA
• 低啟動電壓：低至 20mV
• 高輸入電壓能力：高達(dá) 34V 連續(xù)電壓和 40V 瞬態(tài)電壓
• 能處理 AC 輸入
• 多輸出能力和自主系統(tǒng)電源管理
• 自動極性工作
• 針對太陽能輸入的最大功率點控制 (MPPC)
• 能從低至 1°C 的溫度差中收集能量
• 外部組件數(shù)最少、占板面積緊湊的解決方案

　　驅(qū)動增長的市場力量

　　能源法規(guī)、運營成本上升和越來越多的“綠色”運動驅(qū)動著接受面向能量收集應(yīng)用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò) (WSN)。盡管以前的 WSN 產(chǎn)品 (工業(yè)機(jī)械、農(nóng)業(yè)、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測等) 留下了一個四分五裂的市場，但是為采用 IP 平臺統(tǒng)一傳感器網(wǎng)絡(luò)的跨行業(yè)努力正在進(jìn)行中，以簡化開發(fā)、吸引新的廠商進(jìn)入市場并鼓勵創(chuàng)新。請注意：WSN 還可能指的是無線傳感器節(jié)點，因此 WSN 究竟指的是單個還是多個配置，就視上下文而定。

　　WSN 是一種突破性技術(shù)，可降低多達(dá) 80% 的安裝費用，并支持種類繁多和有線網(wǎng)絡(luò)不可能支持的應(yīng)用，使建筑物更環(huán)保、更智能。由于幾乎在任何地方都有可能安裝傳感器，所以任何規(guī)模的建筑物都可以優(yōu)化其能耗、改善安全性并降低運營費用。請注意：在建筑物中，HVAC 使用了三份之二現(xiàn)已安裝的 WSN，其次是照明和門禁控制。據(jù)預(yù)測，未來 5 年內(nèi)，將安裝 1500 萬個無線傳感器節(jié)點 (數(shù)據(jù)來源：ON World Inc.)，這些傳感器節(jié)點將需要由電池或環(huán)境能源供電，也有可能由二者組合供電。

　　iRAP 公司最近公布的一份研究報告對上述增長預(yù)測提供了支持，該報告題為“EN105：面向無線交換器和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的超低功率 (微瓦) 能量收集”，報告中寫道，2009 年超低功率能量收集器件的全球市場估計為 7950 萬美元。iRAP進(jìn)一步估計，在 2014 年該市場將達(dá)到 12.5 億美元，平均年增長率 (AAGR) 為 73.6%。

　　因此，我們認(rèn)為，在該領(lǐng)域或可再生能源及能量收集領(lǐng)域，滿足特定解決方案需求的產(chǎn)品有非常大的市場。這就是凌力爾特公司投入時間和資源開發(fā)特定產(chǎn)品的原因，這些產(chǎn)品具備合適功能，能實現(xiàn)今天切實可行且經(jīng)濟(jì)實惠的解決方案。

　　“綠色”電源的商機(jī)

　　2012 年，任何以“綠色”能源或能量收集為目標(biāo)的產(chǎn)品都將有增長機(jī)會。能源成本和對環(huán)境的擔(dān)憂以及延長移動設(shè)備電池壽命的需求都導(dǎo)致人們專注于針對廣泛的應(yīng)用實現(xiàn)電源優(yōu)化。我們的高能效產(chǎn)品使客戶能以更高的效率轉(zhuǎn)換能量、消耗更低的功耗并延長電池壽命。

　　隨著消費者尋找可降低能耗和可在戶外度過更長時間的途徑，太陽能供電的便攜式電子設(shè)備市場持續(xù)增長。由于太陽能電源易變且不可靠，所以幾乎所有太陽能供電的設(shè)備都具備可再充電電池。顯然，人們的目標(biāo)是，抽取盡可能多的太陽能，以給這類電池快速充電，并保持他們的充電狀態(tài)。

　　然而，太陽能電池本身是低效率器件，不過它們確實有一個最大輸出功率點，因此在這一點上工作是一個顯然的設(shè)計目標(biāo)。問題是，最大輸出功率的 I - V 特性隨照明度而變。單晶太陽能電池的輸出電流與照明強(qiáng)度成正比，而其在最大功率輸出點上的電壓是相對恒定的。就給定照明強(qiáng)度而言，最大功率輸出發(fā)生在每條曲線的拐點處，在這一點上，電池從恒定電壓器件轉(zhuǎn)變?yōu)楹愣娏髌骷?。因此，?dāng)照明度不能滿足充電器的滿功率需求時，從太陽能電池板高效率地抽取能量的充電器設(shè)計必須能控制太陽能電池板的輸出電壓，使其達(dá)到最大功率點電壓。

　　“綠色電源”不僅限于通過能量收集產(chǎn)生能量，它同時還能用較少的能量完成同樣的功能。一個已產(chǎn)生重要影響的領(lǐng)域是數(shù)字系統(tǒng)電源管理。如果數(shù)字電源設(shè)計正確，那么它就能降低數(shù)據(jù)中心功耗、加快產(chǎn)品上市、擁有卓越的穩(wěn)定性和瞬態(tài)響應(yīng)并提高系統(tǒng)的總體可靠性，例如在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中。