【導(dǎo)讀】能量采集的概念已經(jīng)出現(xiàn)數(shù)十年，如何將免費(fèi)能量轉(zhuǎn)化成電能來(lái)提供給不同類型的電子儀器及產(chǎn)品應(yīng)用，是電子及半導(dǎo)體業(yè)界發(fā)展綠色能源應(yīng)用的重要課題。近年來(lái)能源危機(jī)進(jìn)一步凸顯，綠色環(huán)保概念更加深入人心，能量采集技術(shù)的應(yīng)用開始迎來(lái)發(fā)展的春天。IDTechEx數(shù)據(jù)顯示，運(yùn)用能量采集技術(shù)的電子設(shè)備將會(huì)急劇成長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2019年將會(huì)超過(guò)2.5億。

摘要：  能量采集的概念已經(jīng)出現(xiàn)數(shù)十年，如何將免費(fèi)能量轉(zhuǎn)化成電能來(lái)提供給不同類型的電子儀器及產(chǎn)品應(yīng)用，是電子及半導(dǎo)體業(yè)界發(fā)展綠色能源應(yīng)用的重要課題。近年來(lái)能源危機(jī)進(jìn)一步凸顯，綠色環(huán)保概念更加深入人心，能量采集技術(shù)的應(yīng)用開始迎來(lái)發(fā)展的春天。IDTechEx數(shù)據(jù)顯示，運(yùn)用能量采集技術(shù)的電子設(shè)備將會(huì)急劇成長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2019年將會(huì)超過(guò)2.5億。

關(guān)鍵字：  凌力爾特，  能量采集，  半導(dǎo)體

能量采集的概念已經(jīng)出現(xiàn)數(shù)十年，如何將免費(fèi)能量轉(zhuǎn)化成電能來(lái)提供給不同類型的電子儀器及產(chǎn)品應(yīng)用，是電子及半導(dǎo)體業(yè)界發(fā)展綠色能源應(yīng)用的重要課題。近年來(lái)能源危機(jī)進(jìn)一步凸顯，綠色環(huán)保概念更加深入人心，能量采集技術(shù)的應(yīng)用開始迎來(lái)發(fā)展的春天。IDTechEx數(shù)據(jù)顯示，運(yùn)用能量采集技術(shù)的電子設(shè)備將會(huì)急劇成長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2019年將會(huì)超過(guò)2.5億。

能量采集技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛，目前在我們的周圍已經(jīng)有許多運(yùn)用了能量收集技術(shù)的應(yīng)用。其中，看好該市場(chǎng)并為采集、轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)能等環(huán)節(jié)提供電源管理解決方案和系統(tǒng)支持的供應(yīng)商包括凌力爾特、TI 、Energy Micro、Silicon Labs等。

凌力爾特公司電源產(chǎn)品產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)Tony Armstrong介紹，具體應(yīng)用實(shí)例包括：輪胎磨損/壓力監(jiān)測(cè)器、電感耦合智能電網(wǎng)監(jiān)測(cè)器、HVAC和照明控制系統(tǒng)。飛機(jī)健康狀況監(jiān)視和資產(chǎn)跟蹤系統(tǒng)很快也將運(yùn)用能量采集技術(shù)。

Silicon Labs公司MCU產(chǎn)品線資深應(yīng)用工程師Farris Bar也認(rèn)為，能量采集將很快可以大量實(shí)施，因?yàn)樗鼮橹T如車輛、資產(chǎn)監(jiān)視等典型應(yīng)用帶來(lái)便利性和自發(fā)維護(hù)性。而對(duì)于更換電池困難或麻煩的所有應(yīng)用來(lái)說(shuō)，例如用于家居自動(dòng)化和安全系統(tǒng)的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，也是一個(gè)很好的備選方案，能量采集技術(shù)正形成一個(gè)超大市場(chǎng)。

積極開拓?zé)o線網(wǎng)絡(luò)新市場(chǎng)

在我們的家庭、辦公室、工廠和基礎(chǔ)設(shè)施中，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的廣泛部署為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員創(chuàng)建獨(dú)特的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)供電方法，從而可以為新一代產(chǎn)品提供靈活的外形選擇和增強(qiáng)的功能性，開拓新的市場(chǎng)。Farris Bar介紹，在最近幾年中，能量收集已經(jīng)成為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的供電選擇，使無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)可以用于之前不能通過(guò)傳統(tǒng)電池供電實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用。例如系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員基于能量采集供電電源構(gòu)建的超薄無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，其傳輸范圍超過(guò)100米，使用壽命超過(guò)20年。

采用收集的能量源為無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)供電的能力允許嵌入式設(shè)計(jì)人員提供可顯著降低終端用戶成本的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它提供了綠色環(huán)境效益，即更少的填埋電池。Farris Bar表示，在未來(lái)，除了當(dāng)前應(yīng)用廣泛的太陽(yáng)能電池之外，我們將會(huì)看到能量收集解決方案供應(yīng)商提供多種不同類型的能量收集源為無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)供電。如果無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)放置在光源無(wú)法到達(dá)的地方，節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)熱、震動(dòng)(壓電式)或甚至無(wú)線電波能量收集源提供電源。在使用太陽(yáng)能電池的示例中，能量管理、存儲(chǔ)和無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)電路本質(zhì)上是相同的。不管收集的是何種能量源，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理都是相同的：捕獲有限的能量源并存儲(chǔ)到薄膜電池，然后使之為超低功耗無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)供電。

環(huán)境能量源包括光、溫差、機(jī)械振動(dòng)、已發(fā)送的射頻(RF)信號(hào)或任何其他能夠通過(guò)某種換能器產(chǎn)生電荷的信號(hào)源。這些能量源都在我們的身邊，利用合適的換能器，如面向溫差的熱電發(fā)生器(TEG)、面向振動(dòng)的壓電式元件、面向太陽(yáng)光(或室內(nèi)照明光)的光伏電池等，可將其轉(zhuǎn)換成電能，甚至可以利用濕氣產(chǎn)生電能。此類所謂的“免費(fèi)”能量源可用來(lái)自主地給電子組件和系統(tǒng)供電。

從現(xiàn)成可用的來(lái)源采集能量后，不需要電線或電池就能無(wú)限期地為應(yīng)用供電，也可以延長(zhǎng)電池供電型系統(tǒng)的工作時(shí)間。不過(guò)，要想成功地實(shí)現(xiàn)一款能量采集解決方案，就必需詳細(xì)了解環(huán)境能量源的特性和采集器/換能器的輸出功率能力以及系統(tǒng)的功率要求。