采用超低电压转换器改善从热电能源的能量收集

                                       图 2：针对单极输出操作的 LTC3109 原理图

热电发生器
热电发生器其实就是热电模块，它利用塞贝克 (Seebeck) 效应将设备上的温度差 (以及由于温度差所导致流过设备的热量) 转换为电压。这一现象的逆过程 (被称为帕尔帖 [Peltier] 效应) 则是通过施加电压而产生温差，并为热电冷却器 (TEC) 所惯用。输出电压的极性取决于 TEG 两端温度差的极性。如果 TEG 的热端和冷端掉换过来，那么输出电压就将改变极性。

TEG 由采用电串联连接并夹在两块导热陶瓷板之间的 N 型掺杂和 P 型掺杂半导体芯片对或偶所构成。最常用的半导体材料是碲化铋 (Bi2Te3)。图 3 示出了 TEG 的机械构造。

                                                    图 3：TEG 的典型机械构造

对于一个给定的 ΔT (与塞贝克系数成比例)，TEG 将产生多大的电压受控于诸多的变量。其输出电压为每 K 温差 10mV 至 50mV (取决于电偶的数目)，并具有大约 0.5Ω 至 5Ω 的源电阻。一般而言，对于给定的 ΔT，TEG 所拥有的串联电偶越多，其输出电压就越高。然而，增加电偶的数目也会增加 TEG 的串联电阻，从而导致在加载时产生较大的电压降。制造商可以通过调整个别半导体芯片的尺寸和设计对此进行补偿，以在保持低电阻的同时仍然提供较高的输出电压。TEG 的热阻则是在选择 TEG 以及使其与散热器匹配时所需考虑的另一个因素。

结论
凭借其可在低至 ±30mV 的输入电压下运作之独特能力，LTC3109 提供了一款简单和高效的电源管理解决方案，其实现的热能收集可用于从常见的热电器件来给无线传感器和其他的低功率应用供电。该产品采用 20 引脚 QFN 封装或 SSOP 封装，可提供前所未有的低电压能力和很高的集成度，以最大限度地缩减解决方案的占板面积。LTC3109 可与现有的低功率构件无缝连接，以支持自主型无线传感器并延长关键型电池后备应用中的电池寿命。