智能IoT装置功率需求不大？能量采集够用吗

然取决于装置本身；不过，一般来说，智慧穿戴装置的核心架构包括下列部份：
微处理器、微控制器或类似的IC

微机电感测器(MEMS)

小型机械致动器

全球定位系统(GPS)IC

蓝牙/蜂巢式/Wi-Fi连接，以进行资料的采集/处理和同步

成像电子元件、LED

运算资源

可再充电电池或主(不可再充电)电池或电池组

支援性电子元件

因此，穿戴式装置的主要设计目标显然是精巧外形尺寸、重量很轻，以实现可穿戴性和舒适感，并拥有超低能耗以延长电池执行时间/寿命。

实用型电源转换解决方案
为了因应小电流穿戴式装置供电带来的挑战，凌力尔特科技(Linear Technology)提供了一系列的先进产品，这些电源转换IC拥有可在IoT中实现低功率能量采集所需的特色和性能。例如高整合度的DC/DC转换器LTC3107，透过采集和管理来自极低输入电压电源(例如热电发电机[TEG]和热电堆)的多余能量，延长了低功率无线系统中主电池的寿命。

当采用LTC3107时，一个负载点能量采集器所需的空间极小，只要足以容纳LTC3107的3mm x 3mm DFN封装和少量外部元件即可。透过产生一个追踪现有主电池电压的输出电压，可无缝地采用LTC3107，为新的和现有的电池供电型设计导入免费热能采集的成本节省。此外，LTC3107还能搭配小型热能量源，共同延长电池寿命(有些情况下可长达电池的保质期)，从而降低了因更换电池所需的经常性维护成本。LTC3107专为电池提供补充甚至完全为负载供电而设计，它取决于负载情况以及可用的采集能量。

另一个例子是LTC3331，这是一款完整的能量采集调节解决方案，当采集能量可用时，可提供高达50mA的连续输出电流以延长电池寿命。当从采集的能量为负载提供稳定功率时，该元件就不需要由电池提供电流，而在无负载情况下以电池供电时，仅需要950nA的作业电流。LTC3331整合了高电压的能量采集电源和一个同步升降压DC/DC转换器(该转换器由可再充电主电池供电)，而为WSN和IoT装置等能量采集应用提供不间断的输出。 20160510 Linear

LTC3331的能量采集电源由适合AC或DC输入的全波桥式整流器和高效率的同步降压型转换器组成，从压电(AC)、太阳能(DC)或磁性元件(AC)能源采集能量。10mA分路器以采集的能量实现简便的电池充电，而低电量电池断接功能则保护电池免于深度放电。可再充电电池为作业于1.8V-5.5V输入范围的同步升降压转换器供电，在无采集能量可用时用于调节输出，而无论输入高于、低于或等于输出。在处理微功率电源时，LTC3331电池充电器拥有非常重要且不容忽视的电源管理功能。

LTC3331加入了电池充电器的逻辑控制功能，使其仅在能量采集电源有多余的能量时才为电池充电。如果少了这种逻辑控制功能，能量采集电源就会在启动时卡在某个非最佳工作点，而无法完成启动而为目标应用供电。当采集的能源不可用时，LTC3331便会自动转换到电池。这带来了一个额外的好处是，如果适合的能量采集电源至少在一半的时间内可用，那么以电池供电的WSN可使其工作寿命从10年延长至20年以上，甚至如果能量采集能源更普遍存在的话，寿命还会更长。

最后，毫微功率升降压DC/DC转换器LTC3335是一款高效率、低静态电流(680nA)的转换器，主要瞄准WSN和通用的能量采集应用。其整合的库仑计数器可监测长效电池供电应用的电池累计放电量。该计数器将电池的累计放电量储存在内部暂存器中，并可透过I2C介面存取。升降压转换器可在其输入端电压降低至1.8V时作业，并以高达50mA的输出电流提供8接脚的可选输出电压。为了适应多种类型和尺寸的电池，峰值输入电流的选择范围可以从低至5mA到高达250mA，而全尺度库仑计数器具有32,768:1的可程式设计范围。

结语
智慧型IoT穿戴式装置市场近年来已出现爆炸性成长，而衍生了因应健康与健身、医疗、资讯娱乐、军事和工业应用领域的多种产品。包括使用感测器的医疗保健穿戴式装置等新一波产品可监测关键的生物统计资讯，例如在医疗院所以外测量心率和血压，从而为更加积极、健康的生活方式创造了机会。智慧穿戴式装置的核心架构取决于产品类型，但基本上由一个微控制器、MEMS感测器、无线连接电路、电池和支援性电子元件组成。

同样地，针对提升建筑物能源效率以及为工业机械和桥梁的系统健全状况监测应用中，WSN的能量采集技术应用迅速增加，同时也是低功率转换解决方案的主要推动因素之一。尽管为小电流穿戴式装置供电非常具有挑战性，透过先进的电源转换IC，可望为低功率级实现非常高的性能。