能量收集應(yīng)用無處不在

　　就能源選擇而言，在熱源和壓電源之間存在權(quán)衡問題。不過，不管選擇哪一種方法，這兩種方法都是可行和現(xiàn)實的解決方案，可以非常方便地與現(xiàn)有技術(shù)一起使用。下表總結(jié)了這兩種方法的優(yōu)缺點：　　

 

　　能量收集電源轉(zhuǎn)換 IC

　　LTC3109 是一種高度集成的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器和電源管理器。它能從諸如 TEG (熱電發(fā)生器)、熱電堆甚至小型太陽能電池等極低的輸入電壓源收集和管理多余的能量。其獨特的專有自動極性拓?fù)湓试S該器件用低至 30mV 的輸入電源工作，而不管電源極性如何?！　?/p>

圖 2：LTC3109 的典型應(yīng)用原理圖　　

 

　　上面的電路用兩個緊湊型升壓變壓器來提高 LTC3109 輸入電壓源的電壓，然后該器件為無線檢測和數(shù)據(jù)采集提供一個完整的電源管理解決方案。它能收集小的溫度差，不用傳統(tǒng)的電池電源，就能產(chǎn)生系統(tǒng)電源。

　　就低至 30mV 的輸入電壓而言，推薦使用主-副匝數(shù)比約為 1:100 的變壓器。就更高的輸入電壓而言，可用更低的匝數(shù)比來獲得更大的輸出功率。這些變壓器是標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)成有售的組件，而且諸如 Coilcraft 等磁性元件供應(yīng)商可穩(wěn)定供貨。

　　LTC3109 采用一種“系統(tǒng)級”方法來解決復(fù)雜問題。它轉(zhuǎn)換低壓源，并管理多個輸出之間的能量。用 LTC3109 外部的充電泵電容器和內(nèi)部的整流器對每個變壓器副端繞組上產(chǎn)生的 AC 電壓升壓并整流。該整流器電路將電流饋送進(jìn) V_AUX 引腳，從而向外部 V_AUX 電容器、然后是其他輸出供電。

　　內(nèi)部 2.2V LDO 可以支持低功率處理器或其他低功率 IC。該 LDO 由 V_AUX 和 V_OUT 二者之間較高的一個供電。這使它能在 V_AUX 一充電到 2.3V 就能有效運行，同時 V_OUT 存儲電容器仍然在充電。倘若 LDO 輸出上有階躍負(fù)載，那么如果 V_AUX 降至低于 V_OUT，電流就可能來自主 V_OUT 電容器。該 LDO 能提供 3mA 輸出電流。

　　V_STORE 電容器也許值非常大 (數(shù)千微法甚至數(shù)法拉)，以在輸入電源可能掉電時保持供電。一旦加電完成，那么主輸出、備份輸出 和開關(guān)輸出都可用。如果輸入電源發(fā)生故障，那么仍然可以利用 V_STORE 電容器的供電繼續(xù)運行。

　　LTC3588-1 是一款完整的能量收集解決方案，為包括壓電換能器在內(nèi)的低能量電源而優(yōu)化。壓電器件通過器件的擠壓或撓曲產(chǎn)生能量。視尺寸和構(gòu)造的不同而不同，這些壓電元件可以產(chǎn)生數(shù)百 uW/cm² 的能量。