從工業(yè)、汽車到家電、移動(dòng)設(shè)備等，電源和電池的身影無(wú)處不在。根據(jù)市調(diào)公司Semico Research的調(diào)查，預(yù)計(jì)能量采集將在2020年推動(dòng)半導(dǎo)體銷售金額達(dá)到30億美元。

ADI公司工業(yè)與能源事業(yè)部亞太市場(chǎng)經(jīng)理 張松剛

能量無(wú)處不在，隨著物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的應(yīng)用會(huì)用到能量采集技術(shù)、能源管理系統(tǒng)和可充電電池，以便能夠在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中持續(xù)使用。很多公司都在投入去開(kāi)發(fā)能量收集芯片，產(chǎn)生了很多創(chuàng)新技術(shù)。

在能量采集這個(gè)細(xì)分領(lǐng)域中，ADI公司工業(yè)與能源事業(yè)部亞太市場(chǎng)經(jīng)理張松剛先生認(rèn)為：“遇到的問(wèn)題是想要將收集到的能量真正排上用場(chǎng)，既需要解決芯片自身低功耗的問(wèn)題，還要考慮如何大幅提高轉(zhuǎn)換效率，這對(duì)能量采集芯片設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn)。而如何管理與應(yīng)用微能量?必須積少成多地把它們收集并管理起來(lái)，這也涉及到能量存儲(chǔ)及減小漏電流的問(wèn)題，需要有能連續(xù)存儲(chǔ)并極低漏電流的存儲(chǔ)器件，只有漏電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于收集的能量，這些采集來(lái)的能量才有可能會(huì)被用到;一旦這些采集到的能量集中管理起來(lái)后，可以被用來(lái)驅(qū)動(dòng)一些短暫或脈沖型的負(fù)載;對(duì)于那些連續(xù)工作的負(fù)載就牽扯到另一個(gè)問(wèn)題，低功耗和超低功耗器件，只有這些超低功耗的器件的工作損耗與采集的能量及這些能量的管理達(dá)到平衡，微能量采集才能真正被廣泛應(yīng)用。”

針對(duì)能量采集芯片的挑戰(zhàn)，對(duì)于大幅提高轉(zhuǎn)換效率很多物理定律及相關(guān)材料問(wèn)題，不是一個(gè)很容易解決的問(wèn)題，大幅度降低芯片自身的功耗及管理好采集到的能量則相對(duì)比較容易實(shí)現(xiàn)。ADI目前推出了一系列基于太陽(yáng)能的能量采集芯片--ADP5090/5091/5092，是一款非常好的解決方案。首先它具有極低的功耗(<300nA)并在很低的電壓(380mV)下即可啟動(dòng)工作;它可以管理采集到的微能量并給電池(鋰電池、薄膜電池、超級(jí)電容等)和電容充電，使之達(dá)到負(fù)載所需的工作電壓;可以支持突發(fā)性的射頻輸出或MCU，并支持第二個(gè)后備電池;對(duì)于如何提高太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換效率，該芯片特別設(shè)計(jì)了MPPT控制功能來(lái)保證太陽(yáng)能電池板能一直工作在最大功率點(diǎn)上，只需要手表盤大小的太陽(yáng)能電池板即可工作。該芯片可以廣泛應(yīng)用于可見(jiàn)光照射下的任何便攜式設(shè)備、無(wú)供電電源的傳感器、無(wú)線發(fā)射模塊、可穿戴設(shè)備等多種應(yīng)用中。

張松剛先生還介紹了一個(gè)應(yīng)用實(shí)例，他表明：在新興的電力配電網(wǎng)自動(dòng)化熱潮中，架空型故障指示器是一個(gè)非常特殊的產(chǎn)品，它是懸掛在10KV電力線上、沒(méi)有任何外部供電裝置、并能長(zhǎng)時(shí)間工作的傳感設(shè)備。在國(guó)家電網(wǎng)的新要求中，電流互感器(CT)取電作為了主要的供電方式，并加入了更多的功能要求;針對(duì)這些新要求，ADI公司推出了采用能量采集芯片ADP5091的能源管理方案。它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電流互感器的能量采集，對(duì)超級(jí)電容的充電管理并支持最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)用來(lái)提高充電效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)后續(xù)電路(包括MCU)的穩(wěn)定電源提供及后備電池的管理，并可以支持多種能量源的采集。該方案很好地實(shí)現(xiàn)了用一顆芯片管理所有的能量采集、充電及電源管理，并很好地滿足了國(guó)家電網(wǎng)的新要求。