超低功耗升压转换器方便获取能量

从安全到工业控制，无线传感器被部署在各种应用中，因为它们可以很容易地由电池供电。这是好消息。坏消息是，这些电池必须定期更换在该领域，这是一个昂贵和笨拙的维修项目。因此，一个更实用和有效的无线电源解决方案是从周围的能量来源，如光，热差，压电设备，传输的射频信号，或任何其他来源，可以产生电能通过传感器获取能量。

不幸的是，这些能源所产生的电力是非常低的，包括电压。更甚的是，他们是不稳定的（例如，在夜间没有阳光，也没有太阳能）。因此，充分利用他们需要超低功耗升压转换器，可以提供所需的各种能源产生的可用功率必要的升压转换，以及调节升压输出电压。

要把这些能量来源转化为有用的电源，像线性技术和德州仪器制造商，其中也有制作超低功率升压直流/直流转换器，可以产生足够的电压和功率驱动的无线传感器和发射器阵列。

能量收集解决方案

线性技术已经发布了一系列的超低功耗升压转换器模块从压电和光伏能源热电发电机（TEG）获取能量。他们包括升压直流/直流转换器如LTC3108 / 3109和LTC3105。此外，供应商也准备好一个完整的能量收集解决方案LTC3588-1，是高输出阻抗的能源优化，如压电换能器。

而LTC3108的升压拓扑工作在输入电压低至20 mV，LTC3105的高效率升压结构的定制操作从输入电压低至225 mV。如图1所示，SSOP或QFN封装LTC3108提供了一个完整的无线传感和使用一个小的升压变压器数据采集的电源管理解决方案。Boost变换器的主输出VOUT编程提供四个调节的输出电压，采用电压选择引脚VS1和VS2，功率变送器或传感器（表1）

表1：LTC3108[tr]使用SELECT引脚VS1和VS2[tr]的稳压输出电压。

图1：线性的LTC3108运用紧凑型升压变压器提供完整的无线传感和数据采集应用的电源管理解决方案。

此外，LTC3108还提供了一个低电流，低压差线性稳压器（LDO）为低功耗处理器或其他低功耗集成电路提供一个稳定的2.2伏直流电输出。升压转换器的电源良好的指示信号，主要输出电压是在调节，和一个存储电容器提供电源时，输入电压源是不可用。极低的静态电流和高效率的设计，确保输出储能电容器最快的充电时间。

升压变压器的匝数比决定了低输入电压的转换器可以开始。用1:100的比例可以得到启动电压低至20 mV。影响性能的其他因素是变压器绕组的直流电阻和绕组的电感。较高的直流电阻会导致效率较低。事实上，产品数据表提供了选择的外部无源元件来完成升压直流/直流电源解决方案使用LTC3108指导。

同样，LTC3105经营超过225 mV极宽的输入范围为5 V，使其适用于高阻抗替代能源中获取能量，包括光伏电池、热电发电机（TEG），和燃料电池。升压转换器的内部400毫安同步开关效率最大化而突发模式操作的只有24μ静态电流提供，从而优化转换器的效率在所有操作条件。此外，一个用户可编程的最大功率点（MPPC）控制器设定点的最大的能量，可以从中提取任何电源（图2）。

图2：升压直流/直流转换器LTC3105综合最大功率点控制（MPPC）使操作从低压、高阻抗的电源如光伏电池、热电发电机（TEG），和燃料电池。

专为无线传感器和数据采集应用，LTC3105提供辅助6毫安2.2 VDC LDO外部微控制器和传感器，主要输出电压充电。一次完全充电，主要输出电压5.25伏直流电可以提供高达100毫安的输出电流高。产品数据表显示，LTC3105可以调节输出电压在输入电压大于或等于输出电压，提供进一步的设计灵活性。在关断模式，静态电流进一步下降到10μA
对于那些谁喜欢一个完整的、优化的能量收集解决方案的高输出阻抗的能量源，如压电传感器，线性技术提供了ltc3588-1，它集成了一个低损耗全波整流桥与高效率降压转换器芯片（图3）。根据供应商、超低静态电流，欠压锁定（UVLO）具有宽磁滞窗口模式允许电荷积累在输入电容器直到Buck变换器可以有效地将存储的电荷的部分输出。在监管模式的ltc3588-1进入睡眠状态，输入和输出的静态电流是最小的。降压转换器的接通和关闭所需的保持调节。此外，能源供应的四伏直流输出电压，1.8伏，2.5伏，3.3伏，3.6伏，是引脚可选择与多达100毫安的连续输出电流。

图3：线性的ltc3588-1集成一个低损耗全波整流桥与高效率的Buck变换器构成一个完整的能量收集解决方案的高输出阻抗的能源如压电换能器。

提高低功耗
另一个在这个舞台上，德克萨斯仪器供应商，提供bq25504 Boost变换器专门设计来有效地获取和管理μW从各种直流电源产生的功率，如太阳能电池或tegs。设计的系统如无线传感器网络，bq25504只需要毫瓦的电力开始运作。一旦开始，升压转换器/充电器可以有效地从低压输出收割机如TEG或单/双电池太阳能板提取功率。数据表显示，升压转换器可以开始与输入电压Vin低至330 mV。一旦开始，它可以继续收获的能源从直流电源下降到80。对最佳功率传递到设备，bq25504实现了一个可编程的最大功率点跟踪采样网络。采样的开路电压（vin_dc）是使用外部电阻编程，并举行了一个外部电容器支架，如图4所示。

图4：典型的能量收集电路采用TI公司的超低功耗升压转换器bq25504太阳能电池。

在本质上，bq25504是一种高效率同步升压转换器/充电器超低静态电流的要求。它的开关调节器架构，最大限度地提高效率，同时最大限度地减少启动和操作电源。另外，它采用脉冲频率调制（PFM）技术维护效率，即使在轻负载条件下。此外，bq25504还实现了电池保护功能，无论是充电电池或电容器作为储能元件。
总之，供应商，如线性技术和德克萨斯仪器公司已经开发出超低功耗升压转换器，有利于创造的能量收集解决方案，推动各种无线传感器部署在应用范围从工厂自动化到数据采集的远程站点。