能量收集应用无处不在

注 1：在飞机中获得温度差的最佳途径是，获取飞机机舱内"皮"温度与机舱内部温度之差。

能量收集电源转换 IC

       LTC3109 是一种高度集成的 DC-DC 转换器和电源管理器。它能从诸如 TEG (热电发生器)、热电堆甚至小型太阳能电池等极低的输入电压源收集和管理多余的能量。其独特的专有自动极性拓扑允许该器件用低至 30mV 的输入电源工作，而不管电源极性如何。

图 2：LTC3109 的典型应用原理图

TEG (THERMOELECTRIC GENERATOR)：TEG (热电发生器)
±30mV TO ±500mV：±30mV 至 ±500mV
OPTIONAL SWITCHED OUTPUT FOR SENSORS：面向传感器的可选开关输出
LOW POWER RADIO：低功率射频
SENSOR(s)：传感器

      上面的电路用两个紧凑型升压变压器来提高 LTC3109 输入电压源的电压，然后该器件为无线检测和数据采集提供一个完整的电源管理解决方案。它能收集小的温度差，不用传统的电池电源，就能产生系统电源。

      就低至 30mV 的输入电压而言，推荐使用主-副匝数比约为 1:100 的变压器。就更高的输入电压而言，可用更低的匝数比来获得更大的输出功率。这些变压器是标准、现成有售的组件，而且诸如 Coilcraft 等磁性元件供应商可稳定供货。

       LTC3109 采用一种"系统级"方法来解决复杂问题。它转换低压源，并管理多个输出之间的能量。用 LTC3109 外部的充电泵电容器和内部的整流器对每个变压器副端绕组上产生的 AC 电压升压并整流。该整流器电路将电流馈送进 VAUX 引脚，从而向外部 VAUX 电容器、然后是其他输出供电。

      内部 2.2V LDO 可以支持低功率处理器或其他低功率 IC。该 LDO 由 VAUX 和 VOUT 二者之间较高的一个供电。这使它能在 VAUX 一充电到 2.3V 就能有效运行，同时 VOUT 存储电容器仍然在充电。倘若 LDO 输出上有阶跃负载，那么如果 VAUX 降至低于 VOUT，电流就可能来自主 VOUT 电容器。该 LDO 能提供 3mA 输出电流。

      VSTORE 电容器也许值非常大 (数千微法甚至数法拉)，以在输入电源可能掉电时保持供电。一旦加电完成，那么主输出、备份输出 和开关输出都可用。如果输入电源发生故障，那么仍然可以利用 VSTORE 电容器的供电继续运行。

      LTC3588-1 是一款完整的能量收集解决方案，为包括压电换能器在内的低能量电源而优化。压电器件通过器件的挤压或挠曲产生能量。视尺寸和构造的不同而不同，这些压电元件可以产生数百 uW/cm2 的能量。

图 3：LTC3588 的典型应用原理图

OUTPUT VOLTAGE SELECT：输出电压选择

       应该提到的是，压电效应是可逆的，即展现直接压电效应 (一加上压力就产生电位) 的材料也展现反向压电效应 (一加上电压就产生压力和/或应力，即挠曲)。

      LTC3588-1 在 2.7V 至 20V 的输入电压范围内工作，从而非常适用于多种压电换能器以及其他高输出阻抗能源。其高效率降压型 DC/DC 转换器提供高达 100mA 的连续输出电流或者甚至更高的脉冲负载。其输出可以设定为 4 个固定电压 (1.8V、2.5V、3.3V 或 3.6V) 之一，以给无线发送器或传感器供电。输出处于稳定状态 (无负载) 时，静态电流仅为 950nA，从而最大限度地提高了总体效率。

       LTC3588-1 用来直接与压电或可替代高阻抗 AC 电源连接、给电压波形整流以及在外部存储电容器中储存收集到的能量，同时通过一个内部并联稳压器消耗过多的功率。具 1V 至 1.4V 迟滞窗口的超低静态电流 (450nA) 欠压闭锁 (ULVO) 模式使电荷能在存储电容器上积累，直到降压型转换器能高效率地将部分储存的电荷传送到输出为止。