无线能量收集系统

1、无线能量收集系统的设计无线能量收集系统的设计传感器的最爱传感器的最爱背景背景超低功率微控制器的近期发展造就了具有空前集成超低功率微控制器的近期发展造就了具有空前集成度的器件。事实上，运行这些器件所需的功率非常度的器件。事实上，运行这些器件所需的功率非常之低，以至于许多传感器逐步实现了无线化，因为之低，以至于许多传感器逐步实现了无线化，因为它们可以方便地通过电池来供电。它们可以方便地通过电池来供电。不幸的是，电池必须定期更换，这种维护工作既费不幸的是，电池必须定期更换，这种维护工作既费钱又费事。而从传感器的局部环境中采集环境机械钱又费事。而从传感器的局部环境中采集环境机械能、热能或电磁能则有可能

2、是一种更为有效的无线能、热能或电磁能则有可能是一种更为有效的无线电源解决方案。无线能量收集系统就应用而生！电源解决方案。无线能量收集系统就应用而生！优点优点 经济：电池成本高且替换麻烦；经济：电池成本高且替换麻烦； 环保：减少了废旧电池的回收和填埋处理；环保：减少了废旧电池的回收和填埋处理；用于收集的环境能量源用于收集的环境能量源 光能光能 温差温差 震动梁震动梁 射频（射频（RF)发射信号发射信号 压电器件通过器件的压缩和弯曲压电器件通过器件的压缩和弯曲 通过某种换能器产生电荷的信号源通过某种换能器产生电荷的信号源环境能量源的具体应用环境能量源的具体应用 人们采用小型太阳能电池板为手持式电子

3、人们采用小型太阳能电池板为手持式电子设备供电已有多年，此类电池板在阳光直设备供电已有多年，此类电池板在阳光直射和间接光照射的情况下能够分别产生几射和间接光照射的情况下能够分别产生几百百mWcm2和几百和几百uWcm2的功率密度。的功率密度。 压电器件可通过器件的压缩或弯曲而产生压电器件可通过器件的压缩或弯曲而产生能量。压电元件能够产生几百能量。压电元件能够产生几百pWcm2的的功率密度（取决于其尺寸和结构）。功率密度（取决于其尺寸和结构）。环境能量源的具体应用环境能量源的具体应用 当存在温度梯度当存在温度梯度9塞贝克时，器件可将热能塞贝克时，器件可将热能转换为电能。热能量源多种多样，从体热转换

4、为电能。热能量源多种多样，从体热（可产生几十（可产生几十pWcm2的功率密度）到锅的功率密度）到锅炉排气烟囱（其表面温度能产生几十炉排气烟囱（其表面温度能产生几十mWcm2的功率密度）各不相同；的功率密度）各不相同； RF能量收集由天线来完成能量收集由天线来完成9可产生几百可产生几百pWcm2的功率密度。的功率密度。无线能量收集系统的要求无线能量收集系统的要求无线能量收集系统的要求无线能量收集系统的要求 低静态电流（典型值为低静态电流（典型值为 350 na） 即使电流低至即使电流低至 15 A，转换效率仍高于，转换效率仍高于 90% 具有最大功率点跟踪具有最大功率点跟踪 (MPPT) 以优化

5、能量以优化能量收集的用户可编程器件收集的用户可编程器件 具有在输入很低的条件下冷启动的能力具有在输入很低的条件下冷启动的能力一个能量收集电源系统一个能量收集电源系统 能量源能量源/传感器传感器 能量储存原件能量储存原件 一种用于将该储能转换为一个可用稳定电压的设一种用于将该储能转换为一个可用稳定电压的设备备一个能量收集电源系统一个能量收集电源系统在换能器和能量储存元件之在换能器和能量储存元件之间或许还需要布设一个电压整流间或许还需要布设一个电压整流器网络。用于防止能量回馈至传器网络。用于防止能量回馈至传感器中，或在采用压电器仵的情感器中，或在采用压电器仵的情况下负责对况下负责对AC信号进行整流。信号进行整流。模拟与混合信号模拟与混合信号IC领导厂商领导厂商Silicon