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低功率转换为能量搜集

有大量的环境能源在美国和能量收集的传统方法在世界各地已经通过太阳能电池板和风力发电机。然而,新的捕捞工具使我们能够从各种各样的环境资源产生电

有许多的环境动力在美国和能量搜集的传统办法在世界各地现现已过太阳能电池板和风力发电机。可是,新的捕捉东西使咱们可以从各式各样的环境资源发生电能。此外,它不是很重要的电路的能量转化功率,但更多的“均匀收成”能量可用来驱动它的量。例如,热电发生器将热能转化为电能,压电元件将机械振动,光伏将太阳光(或任何光子源)和电疗法防潮转化能量。这使得有或许供应动力长途传感器,或许一个存储设备充电,例如一个电容器或薄膜电池,使得微处理器或发射机可以从长途方位供电,而纷歧个本地电源。

可是,它在功率谱,其间,在无线传感器网络(WSN)和传感器毫微功率转化正变得越来越遍及的“低”端,即需求进行功率转化IC可与功率和电流的十分低的水平作业是必要的。这些一般是几十电流的微瓦和纳安的别离。可是,这样的功率转化产品,包含电池充电器,在操作的可用性低于1μA的电流都极为有限。

概括地说,根据需求包含在这些运用中必要的集成电路的功用特征包含以下:

低待机静态电流 – 一般比6μA以下,低至450 nA的

低发动电压 – 低至20毫伏

高输入电压才能 – 高达34 V接连40 V瞬态

可以处理沟通输入

多种输出才能和自治体系电源办理

最大功率点操控(MPPC)太阳能输入

紧凑的处理方案与脚印最少的外部元件

无线传感器网络基本上包含某种换能器的环境能量源转化成电信号,之后一般经过DC / DC转化器和办理器供应下流电子与正确的电压电平与当时的自包含的体系。下流电子电路由一个微操控器,传感器和收发器的。

当企图完成无线传感器网络,一个很好的问题要考虑的是:多大的权利是必要的操作呢?从概念上讲这好像适当简略;可是,在实际中却是有点困难,因为许多要素。举例来说,一个不读书需求多么频频采纳?或许,更重要的是,怎么将大数据包是多少权利是需求的要发送的?这是因为收发信机耗费为单个传感器读数和传输体系所用的能量的大约50%。有几个要素会影响一个能量搜集体系或无线传感器网络的功耗特性,它们都需求被考虑在内。

当然,由能量搜集源供应的能量取决于源多久可用。因而,主要指标的整理源比较的功率密度,而不是能量密度。能量搜集是一般遭到低,可变的和不行猜测水平的可用功率,所以一个混合结构,它连接到收割机和次级电力存储器经常被运用。因为在功率其无限的动力供应和缺乏的收割机,是该体系的能量源。次级电力存储器,无论是电池或电容器,发生更高的输出功率,但存储较少的能量,在必要时,但以其他方法定时从收割机接纳充电供电。因而,在情况下,当不存在环境能量从中收成功率,二次电源贮存有必要用于无线传感器网络供电。当然,从体系规划人员的视点看,这增加了杂乱性的进一步的程度,因为它们现在有必要考虑到多的能量有必要怎么存储在第二贮存器,以补偿缺乏的环境能量源。

很显然,无线传感器网络有必要供应运用时的能量十分低的水平。这,反过来,这意味着在体系中运用的部件有必要可以处理这些低功率水平。而这现已到达与收发器和微操控器,在等式的功率转化和电池充电侧一向存在的空地。不过,凌力尔特开发了LTC3388-1 / -3和LTC4071,专门处理这些需求。

该LTC3388-1 / -3是一个20 V输入可以同步降压转化器,可以供应高达接连输出电流50毫安3毫米×3毫米(或MSOP10-E)封装 – 见图1。它作业于输入电压规模为2.7 V至20 V,因而十分合适广泛的能量搜集和电池供电的运用,包含“坚持活泼”,传感器和工业操控电源。

凌力尔特LTC3388-1图片/ -3典型运用电路图

图1:LTC3388-1 / -3典型运用电路图

该LTC3388-1 / -3运用迟滞同步整流以优化功率在宽负载电流规模内。它可以供应超越90%的功率为负载从15微安到50mA,只需求400 nA的静态电流,然后使其可以供应更长的电池寿数,其间一个被用于辅佐电源。

该LT3388-1 / -3集成了一个准确的欠压确定(ULVO)功用,当输入电压低于2.3 V,静态电流下降到只要400 nA的禁用该转化器。一旦在调理(在无负载时),则LTC3388-1 / -3进入睡觉形式,以尽量削减的静态电流到只要720 nA的。降压转化器然后接通,并根据需求来保持输出调理封闭。别的一个备用形式会禁用切换,而输出是用于调理时间短负载,如无线调制解调器,需求低纹波。这种高功率,低静态电流的规划十分适用于能量搜集,这需求很长的周期充电随同短脉冲负载供电的传感器和无线调制解调器。

许多时分,电池用作无线传感器网络辅佐备用电源;可是,怎么将其从低电源充电的规划应战不是微缺乏道的。 Linear公司的LTC4071是并联电池充电器体系,包含集成的电池维护和低电池断开功用,以维护低容量电池的危害,因为自放电。这是一个简略而杂乱的充电器和维护锂离子/聚合物电池。其超低的550 nA的作业电流支撑从曾经不能运用的十分低电流,间歇或接连充电电源,例如,从能量搜集运用供应充电。一个内部电池热量查验器下降浮置电压,以维护锂离子/聚合物电池,扣子电池或薄膜电池在电池温度升高。坐落在一个低沉的8引线2毫米x 3毫米DFN封装,LTC4071的供应,只需串联在输入电压需求一个外部电阻一个完好和超紧凑的充电器处理方案。

即便便携式运用和能量搜集体系具有宽规模功率电平的正确的操作,从微瓦到大超越1瓦,有由体系规划者可用于挑选许多功率转化IC。可是,它是在功率规模,其间该水平落入该挑选变得有限的毫微功率电平的下端。

走运的是,电源转化和电池充电可用于规划师从具有小于一个微安静态电流来挑选,以延伸电池寿数的低功率传感器保活电路和新一代无线传感器网络的处理方案。

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