无线能量收集系统

环境能量源的具体应用
• 当存在温度梯度9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 （可产生几十pW／cm2的功率密度）到锅 炉排气烟囱（其表面温度能产生几十mW／ cm2的功率密度）各不相同； • RF能量收集由天线来完成9可产生几百pW ／cm2的功率密度。
无线能量收集系统的要求
Hale Waihona Puke Baidu
无线能量收集系统的设计
传感器的最爱
背景
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 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。
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 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！
无线能量收集系统的要求
• 低静态电流（典型值为 350 na） • 即使电流低至 15 µA，转换效率仍高于 90% • 具有最大功率点跟踪 (MPPT) 以优化能量 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
一个能量收集电源系统
• 能量源/传感器 • 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 备
一个能量收集电源系统
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 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 况下负责对AC信号进行整流。
模拟与混合信号IC领导厂商Silicon Laboratories 宣布推出业界最节能的采用 太阳能收集系统供电的无线传感器节点解 决方案。
优点
• 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；
用于收集的环境能量源
• • • • • • 光能 温差 震动梁 射频（RF)发射信号 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
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 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 百mW／cm2和几百uW／cm2的功率密度。 • 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pW／cm2的 功率密度（取决于其尺寸和结构）。