能量采集系統(tǒng)環(huán)境能量轉(zhuǎn)換器基礎(chǔ)知識(shí)

采集環(huán)境機(jī)械能的一種普遍方法是利用壓電組件。圖 3 所示壓電材料承受的輸入振動(dòng)，在器件中引起機(jī)械應(yīng)變，之后轉(zhuǎn)換為電荷。PE采集器的等效電路可以表示為一個(gè)機(jī)械彈簧質(zhì)量系統(tǒng)，其與一個(gè)電氣域聯(lián)接。仔細(xì)觀察器件的諧振頻率，我們可以將整個(gè)電路變換為電氣域[2]。這樣，當(dāng)受到正弦振動(dòng)激勵(lì)時(shí)，便可將壓電組件建模為一個(gè)正弦電流源，其與電容 CP 和電阻 RP 并聯(lián)。

圖 3 某個(gè)質(zhì)量及其電氣建模加載的壓電組件
另外，我們還可以利用電磁采集器來采集機(jī)械能，它通過磁場(chǎng)來利用動(dòng)能產(chǎn)生電能。為了最大化功率輸出，需要對(duì)采集器進(jìn)行微調(diào)，讓其達(dá)到應(yīng)用環(huán)境的最佳諧振頻率，并對(duì)整流阻抗進(jìn)行調(diào)節(jié)以使其匹配2。相比壓電采集器，這些器件的調(diào)節(jié)更加簡單，很容易獲得理想的功率輸出。但是，這兩種機(jī)械能轉(zhuǎn)換器本身都具有諧振，并且工作頻段較窄。

結(jié)論
總之，理解能量轉(zhuǎn)換器的特性非常重要。只有理解了它們的特性，才能優(yōu)化能量轉(zhuǎn)換，制造出一種可行的能量采集系統(tǒng)。能量轉(zhuǎn)換器電源管理的一些重要考慮因素包括能量源屬性、能量轉(zhuǎn)換器特性和電源管理性能。匹配電源管理解決方案以從轉(zhuǎn)換器中獲得最大輸出功率并將其有效存儲(chǔ)，要求我們深入地理解上述重要參數(shù)。它可以幫助我們開發(fā)出擁有最佳性能的能量采集系統(tǒng)，更好地服務(wù)于目標(biāo)應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)
1、塞貝克效應(yīng)：http://en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_effect
2、《低功耗應(yīng)用能量處理電路》，作者：Y. K. Ramadass，刊發(fā)于 2009 年麻省理工學(xué)院博士論文。
3、如欲了解 TI 能量采集解決方案的更多詳情，敬請(qǐng)?jiān)L問：www.ti.com/energyharvesting-ca。