在能量收集设计备用电源
时间：10-02
整理：3721RD
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环境能源可以运行的超低功耗电路提供一个连续的流电源。然而，当环境光源波动很大，可以妥协的足够稳定的电力供应，电力备份可以让这些应用程序的运行，甚至提供峰值功率脉冲所需的能量。利用现有的储能设备和电源管理芯片，工程师可以建立能量收集电路能够更可靠的尽管在功率消耗电力或间歇峰临时间隙保持功能。
超低功耗集成电路使电路设计者利用能量采集技术的广泛应用。在最简单的设计，换能器将周围的能量水平足够功率的超低功耗ADC，DAC，和MCU。应用于无线传感器、无线操作介绍间歇峰值功率需求（图1）。即使最小的持续时间的射电爆发，峰值功率要求很容易超过瞬时功率水平可从低能环境来源（表1）。
图1：即使是最高效的集成电路、无线通信显著增加的电力需求在接收和发送操作（德克萨斯仪表礼貌）。
Imec Typical harvested power
表1：典型的收获功率的关键环境来源（由IMEC）。
除了在无线应用的功率爆发，环境动力设计可以面对时间的停电时，光源被堵塞，振动模式陷入安静，或其他环境的来源是暂时停了下来。在这些情况下，完整的功率损耗，需要一系列重启操作确保应用电路出现在正确的功率水平在能量收集系统通电。事实上，任何能量收集设计可以面对这种情况，当一个能量收集模块是从长期存储领域缺乏所需的环境源移除。的应用，如无线传感器，将提供可靠的监测参数在连续的数据流，需要反复重新初始化设计由于间歇性的功率损失将是不可接受的。
确保高峰需求甚至间歇性失去环境资源的运作，获取能量的设计往往是基于电力系统包括能量存储和相关的电源管理控制器（图2）。随着专用设备各系统组件，集成设备提供基于能量收集应用的完整解决方案。
Renesas typical wireless sensor design
图2：一个典型的无线传感器的设计从环境能量供电，能量存储和电源控制器的必要补充，支持无线子系统的峰值功率需求（由瑞萨）。
薄膜锂离子储能装置往往选择在长期存储要求的超级电容器，超级电容器；反过来，很适合通过短时间的高电流应用。薄膜存储设备等Cymbet EnerChip?固态电池具有低自放电率并维持稳定的输出电压在放电循环程度越大。
实现一个充电存储设备的电路，设计人员可以使用保护装置等线性技术 ltc4071，它提供电池充电和保护功能。专为低功耗应用如能收获，锂离子电池充电的ltc4071可以从非常低的电流，间歇性的，或连续充电源。在近似零电流，电池低电压闭锁断开功能，ltc4071防止过放电的电池和断开它的电路如果电压太低可能造成不可挽回的损失。
Cymbet还提供集成的充电和保护其EnerChip CC功能cbc3105，并结合一个固态电池电源管理电路（图3）。在正常操作期间，该EnerChip CC收费本身具有控制电压使用内部电荷泵。当主电源低于用户设定的阈值电压，该装置将片上存储器输出路由到V出。
Cymbet EnerChip CC
图3：将Cymbet EnerChip CC结合集成电源管理能源存储芯片的功能能够支持多个固态电池（承蒙Cymbet）。
提供稳压电源应用电路，工程师可以实现一个简单的控制器（再次，见图1）使用低功率低压差稳压器（LDO）等模拟设备 adp162，如掉电检测器在半导体 ncp302控制器，它提供了欠压保护和过电压保护。通过捆绑的ncp302输出到adp162的关断引脚，工程师可以确保负载供电，只有当电源电压达到适当的水平。
线性技术提供了一种以获取能量的单芯片解决方案ltc3588-1，将能量从电源管理电路传感器提供一个稳压输出到负载电路。采用线性ltc4071电池保护，设备组合简化了能量收集电源备份应用程序设计（图4）。
Linear Technology LTC3588-1
图4：线性技术ltc3588-1与线性ltc4071电池保护装置提供一个完整的能量收集解决方案与备用电池。在这里，设备配置为收获的振动能量使用的压电换能器（线性技术提供）。
设备如德克萨斯仪器 bq25504在能量收集电源备份的实现进一步简化设计。专为能量收集应用的bq25504结合片上电池充电器和升压转换器能够从低压源提取功率。该装置要求330 MV开始升压转换器，但一旦开始，它可以收获能量从输入电压低至80 mV。
同样，该集成 max17710提供一个集成的解决方案，用于低压能量采集和电池管理。能够从源低至75 mV的收获能量，可以收取存储设备直接从环境源当输入电压超过存储设备的电压。当存储电压上升超过定义的阈值，输入线性稳压器打开保护存储设备的过充电。当存储装置放电阈值电压，设备的欠压锁定（UVLO）功能禁用输出电压调节器，断开保护存储设备从放电负载（图5）。
Maxim Integrated Products’ MAX17710
图5：综合能源采集设备如Maxim集成产品max17710提供电池保护功能，断开负载保护存储设备从放电（Maxim集成产品提供）。
结论
备用电源有助于确保从环境来源，可以在他们的能量输出有很大的不同供电电路长期功能。设计无线传感器等，其断续的峰值功率要求超越这些来源的稳态功率输出，电源备份的正常运行是至关重要的。结合使用的固态存储设备和电池保护元器件，设计人员可以方便地对超低功耗能量收集设计添加电源备份功能。
超低功耗集成电路使电路设计者利用能量采集技术的广泛应用。在最简单的设计，换能器将周围的能量水平足够功率的超低功耗ADC，DAC，和MCU。应用于无线传感器、无线操作介绍间歇峰值功率需求（图1）。即使最小的持续时间的射电爆发，峰值功率要求很容易超过瞬时功率水平可从低能环境来源（表1）。
图1：即使是最高效的集成电路、无线通信显著增加的电力需求在接收和发送操作（德克萨斯仪表礼貌）。
Imec Typical harvested power
表1：典型的收获功率的关键环境来源（由IMEC）。
除了在无线应用的功率爆发，环境动力设计可以面对时间的停电时，光源被堵塞，振动模式陷入安静，或其他环境的来源是暂时停了下来。在这些情况下，完整的功率损耗，需要一系列重启操作确保应用电路出现在正确的功率水平在能量收集系统通电。事实上，任何能量收集设计可以面对这种情况，当一个能量收集模块是从长期存储领域缺乏所需的环境源移除。的应用，如无线传感器，将提供可靠的监测参数在连续的数据流，需要反复重新初始化设计由于间歇性的功率损失将是不可接受的。
确保高峰需求甚至间歇性失去环境资源的运作，获取能量的设计往往是基于电力系统包括能量存储和相关的电源管理控制器（图2）。随着专用设备各系统组件，集成设备提供基于能量收集应用的完整解决方案。
Renesas typical wireless sensor design
图2：一个典型的无线传感器的设计从环境能量供电，能量存储和电源控制器的必要补充，支持无线子系统的峰值功率需求（由瑞萨）。
薄膜锂离子储能装置往往选择在长期存储要求的超级电容器，超级电容器；反过来，很适合通过短时间的高电流应用。薄膜存储设备等Cymbet EnerChip?固态电池具有低自放电率并维持稳定的输出电压在放电循环程度越大。
实现一个充电存储设备的电路，设计人员可以使用保护装置等线性技术 ltc4071，它提供电池充电和保护功能。专为低功耗应用如能收获，锂离子电池充电的ltc4071可以从非常低的电流，间歇性的，或连续充电源。在近似零电流，电池低电压闭锁断开功能，ltc4071防止过放电的电池和断开它的电路如果电压太低可能造成不可挽回的损失。
Cymbet还提供集成的充电和保护其EnerChip CC功能cbc3105，并结合一个固态电池电源管理电路（图3）。在正常操作期间，该EnerChip CC收费本身具有控制电压使用内部电荷泵。当主电源低于用户设定的阈值电压，该装置将片上存储器输出路由到V出。
Cymbet EnerChip CC
图3：将Cymbet EnerChip CC结合集成电源管理能源存储芯片的功能能够支持多个固态电池（承蒙Cymbet）。
提供稳压电源应用电路，工程师可以实现一个简单的控制器（再次，见图1）使用低功率低压差稳压器（LDO）等模拟设备 adp162，如掉电检测器在半导体 ncp302控制器，它提供了欠压保护和过电压保护。通过捆绑的ncp302输出到adp162的关断引脚，工程师可以确保负载供电，只有当电源电压达到适当的水平。
线性技术提供了一种以获取能量的单芯片解决方案ltc3588-1，将能量从电源管理电路传感器提供一个稳压输出到负载电路。采用线性ltc4071电池保护，设备组合简化了能量收集电源备份应用程序设计（图4）。
Linear Technology LTC3588-1
图4：线性技术ltc3588-1与线性ltc4071电池保护装置提供一个完整的能量收集解决方案与备用电池。在这里，设备配置为收获的振动能量使用的压电换能器（线性技术提供）。
设备如德克萨斯仪器 bq25504在能量收集电源备份的实现进一步简化设计。专为能量收集应用的bq25504结合片上电池充电器和升压转换器能够从低压源提取功率。该装置要求330 MV开始升压转换器，但一旦开始，它可以收获能量从输入电压低至80 mV。
同样，该集成 max17710提供一个集成的解决方案，用于低压能量采集和电池管理。能够从源低至75 mV的收获能量，可以收取存储设备直接从环境源当输入电压超过存储设备的电压。当存储电压上升超过定义的阈值，输入线性稳压器打开保护存储设备的过充电。当存储装置放电阈值电压，设备的欠压锁定（UVLO）功能禁用输出电压调节器，断开保护存储设备从放电负载（图5）。
Maxim Integrated Products’ MAX17710
图5：综合能源采集设备如Maxim集成产品max17710提供电池保护功能，断开负载保护存储设备从放电（Maxim集成产品提供）。
结论
备用电源有助于确保从环境来源，可以在他们的能量输出有很大的不同供电电路长期功能。设计无线传感器等，其断续的峰值功率要求超越这些来源的稳态功率输出，电源备份的正常运行是至关重要的。结合使用的固态存储设备和电池保护元器件，设计人员可以方便地对超低功耗能量收集设计添加电源备份功能。