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能量收集应用无处不在

时间:04-15 来源:凌力尔特公司 电源产品部 产品市场总监 Tony Armstrong 点击:

调制方法

 

数据速率

 

传送范围

 

工作占空比

      当然,能量收集电源提供的能量取决于该电源能工作多长时间。因此,比较能量收集电源的主要衡量标准是功率密度,而不是能量密度。能量收集一般会遇到低的、可变的和不可预测的可用功率,因此采用一种连接到收集器和副端功率库的混合架构。收集器由于其无限的能量供应和功率不足而成为系统能源。而副端功率库 (或者是电池或者是电容器) 产生更高的输出功率,但是储存较少的能量,在需要时供电,否则定期从收集器接收电荷。

       最先进和现成有售的能量收集技术 (例如振动能量收集和室内光伏技术) 在典型工作条件下产生毫瓦量级的功率。尽管这么低的功率似乎用起来很受限,但是若干年来收集组件的工作可以说明,无论就能量供应还是就所提供的每能量单位的成本而言,这些技术大体上与长寿命的主电池类似。此外,采用能量收集的系统一般能在电能耗尽后再充电,而这一点主电池供电的系统是做不到的。

       正如已经讨论的那样,环境能源包括光、温差、振动波束、已发送的 RF 信号,或者其他任何能通过换能器产生电荷的能源。下面的表 2 说明了从不同能源可产生多少能量。
表 2:能源以及它们可产生多少能量

能源

所产生的典型能量值

典型应用

小型太阳能电池板

数百 mW/cm2 (太阳光直接照射)

手持式电子设备

小型太阳能电池板

数百 µW/cm2 (太阳光间接照射)

远程无线传感器

Seebeck (席贝克) 器件 (将热能转换成电能)

数十 µW/cm2 (器件本身的热量)

远程无线传感器

仍然是席贝克器件

数十 mW/cm2 (炉子废气烟道)

远程无线传动器

压电器件 (通过器件的挤压或挠曲产生能量)

数百 µW/cm2

手持式电子设备或远程无线启动器

来自天线的 RF 能量

数百 pW/cm2

远程无线传感器

      要成功设计一个完整的自含式无线传感器系统,需要稳定供货的节电微控制器和换能器,并要求这些器件尽可能消耗最低和来自低能量环境的电能。幸运的是,低成本、低功率传感器和微控制器已经上市两三年左右了,不过只是在最近,超低功率收发器才投入商用。然而,在这一系列环节中,

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