能量采集系統(tǒng)環(huán)境能量轉換器基礎知識

采集環(huán)境機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，在器件中引起機械應變，之后轉換為電荷。PE采集器的等效電路可以表示為一個機械彈簧質(zhì)量系統(tǒng)，其與一個電氣域聯(lián)接。仔細觀察器件的諧振頻率，我們可以將整個電路變換為電氣域[2]。這樣，當受到正弦振動激勵時，便可將壓電組件建模為一個正弦電流源，其與電容 CP 和電阻 RP 并聯(lián)。

圖 3 某個質(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械能，它通過磁場來利用動能產(chǎn)生電能。為了最大化功率輸出，需要對采集器進行微調(diào)，讓其達到應用環(huán)境的最佳諧振頻率，并對整流阻抗進行調(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，這兩種機械能轉換器本身都具有諧振，并且工作頻段較窄。

結論
總之，理解能量轉換器的特性非常重要。只有理解了它們的特性，才能優(yōu)化能量轉換，制造出一種可行的能量采集系統(tǒng)。能量轉換器電源管理的一些重要考慮因素包括能量源屬性、能量轉換器特性和電源管理性能。匹配電源管理解決方案以從轉換器中獲得最大輸出功率并將其有效存儲，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)，更好地服務于目標應用。

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