Koleksyon enèji se sitou wè kòm yon metòd ekipman pou pouvwa ekipman pou aparèy elektwonik ki bezwen ajoute nan ekipman pou pouvwa a oswa lòt pase batri a. Nan anpil ka, aplikasyon ki itilize koleksyon enèji souvan pa gen ase espas pou akomode gwo volim. Egzanp tipik yo enkli teknoloji portable tankou gadjèt kondisyon fizik ak aparèy siveyans sante, osi byen ke nœuds detèktè san fil tankou aplikasyon pou siveyans sitiyasyon anviwònman oswa estriktirèl.
Tipikman, enèji ki kolekte nan sous enèji anviwònman an tankou enèji solè, vibrasyon oswa diferans tanperati, bezwen yo dwe efektivman itilize apre tranzisyon, ranfòse, ak depo tanporè. Sèjousi, yon kantite konpayi te lanse pa aplikasyon yo koleksyon enèji ak jesyon pouvwa sikui entegre yo ap ogmante de pli zan pli. Men, presyon an ap fè fas a, asire ke aparèy sa yo trè entegre pou fasilite operasyon milti-fonksyon, ak gwosè a ta dwe piti ke posib. Pa gen okenn dout ke konsomasyon pouvwa a nan ekipman nan tèt li se trè ba.
Atik sa a pral dekri bezwen miniaturization nan mache ekipman elektwonik rapidman portable ak aplikasyon ki gen rapò ak yo, epi diskite dènyèman, BQ25570 ranfòse chajè ak konvètisè Buck entegre, ak yon seri de altènativ ki sanble ak konpozan konplemantè. Atik sa a pral refere a gid itilizatè a nan TI, eksplike kouman yo efektivman sèvi ak aparèy la ultracen ba pouvwa, espas / limit pwa.
Plis karakteristik Jodi a, li se pi plis aparèy portable ki swiv plan kondisyon fizik la pou kontwole eta sante ak bay kondisyon swen sante ak bay sèvis medikal. Kòm pifò aparèy pòtab, tandans sa a pral ankouraje ogmantasyon nan fonksyon ekipman ak konsomatè yo atann. Si aparèy GPS la entegre nan kontwole batman kè a, swiv nimewo bag anrejistreman an oswa wout kouri, monitè kè bebe a ap pi favorize. Kounye a, ekipman modèn siveyans sante portable ka kontwole tansyon, tanperati kò, kontni oksijèn san, batman kè ak aktivite.
Figi 1: Koleksyon enèji yo pral teknoloji kle nan anpil aplikasyon pou aparèy elektwonik portable.
Goch: Chosèt entelijan Sensoria a, ki ekipe ak detèktè presyon, ka kominike ak bag pye yo atravè Bluetooth pou ede idantifye ak amelyore pozisyon kouri (talon / pye). Lòt detèktè ka swiv dosye, vitès, kalori konsomasyon, wotè, ak distans.
Dwa: Fraunhofer Institute R & D Ekipman oksilyè portable pou gwoup granmoun aje a ka bay yon seri sèvis pwogramasyon tankou pran rapèl dwòg, siveyans sante ak apèl asistans ijans.
Koneksyon san fil fè li fasil transfere ak estoke done kolekte pou analiz pita. Rezo Capteur san fil kòm yon pati nan Entènèt bagay sa yo, se esansyèl nan aplikasyon pou tankou bilding entèlijan ak siveyans anviwònman an, ak done ki soti nan anpil detèktè nan aplikasyon sa yo dwe konpile. Poutèt sa, detèktè entegre, sikui frekans radyo, ak mikwokontwolè pi egzak de pli zan pli nan mont entelijan, monitè byometrik, pwodwi tag ID, nœuds Capteur, ak lòt aplikasyon pou mete oswa aleka.
Sepandan, aparèy milti-fonksyon sa yo ta dwe favorize, eksepte pou lavi rezonab batri, li mande tou pwa limyè, ti gwosè ak konfò. Konsèpteur yo te itilize teknik koleksyon enèji pou efektivman itilize enèji anviwònman an tankou chalè kò oswa mak pye, pou batri a kontinye chaje. Nan sèten aparèy (tankou aparèy implanté), enèji kolekte se sèl sous enèji.
Se poutèt sa, koleksyon enèji ka wè kòm yon teknoloji espasyal pratik ki ka itilize altènatif nan batri, epi yo ka reyalize yon pi piti volim nan batri rechargeable. Pou nenpòt aparèy ki mache ak batri a oswa enèji apwovizyone, jesyon pouvwa a trè enpòtan. Pou asire pèfòmans pi gwo ak operasyon efikasite segondè pa konsomasyon pouvwa segondè, anjeneral, ekipman pou pouvwa iregilye, mande pou sèten presizyon ak presizyon. Yon kantite manifakti IC te vize mache sa a, ki gen ladan Advanced Linear Devices, Cymbet, Linear Technology, Maxim Integrated, Spansion, StMicroelectronics, ak Texas Instruments.
Konpare ak ansyen jenerasyon pouvwa a, nouvo jenerasyon ekipman pou pouvwa a pi wo, volim nan pi piti, ak konsomasyon pouvwa a pi ba. Nan teyori, aparèy la pral jwenn enèji ki kapab lakòz, ak Lè sa a, konvèsyon ak / oswa ranfòse, epi finalman bay li dirèkteman nan sistèm nan oswa aparèy depo enèji rechargeable. Gen kèk desen ki ka dedye a yon kalite aparèy depo enèji tankou yon supercapacitor oswa yon bouton ityòm ion. Genyen tou lòt desen ki sipòte plizyè aparèy depo enèji. Menm jan an tou, kèk konsepsyon ka dedye a yon fòm koleksyon enèji, e gen lòt desen ki sipòte plizyè fòm enèji.
Yon konsantre pou sonje se vòltaj demaraj ki nesesè pou aplikasyon diferan. Gen kèk aplikasyon ki kòmanse a 20 mV, men fonksyonalite a ka limite, ak konpozan konplemantè adisyonèl yo oblije bay ase jesyon pouvwa. Konpozan yo ki gen pi wo entegrasyon ka gen yon gwosè ki pi piti, ak aktyèl estatik jeneral la pi ba, men yo ka oblije yon vòltaj kòmanse pi wo pou fè li plis depann sou nivo ki pi ba nan enèji depo. Gen kèk aparèy yo trè vize, dedye a ultra-ba pouvwa Capteur nœuds. Lòt aparèy pral sipòte pi wo nivo vòltaj D 'pou satisfè kondisyon ki baze sou ekipman mikrokontwolè, men pou aplikasyon pou koleksyon enèji, aparèy mikwo sa yo tèt yo trè ba.
Li enpòtan ke IC jesyon pouvwa a bezwen fleksib ase pou okipe pouvwa tanzantan ak enèji yo kolekte (souvan enstab, epi souvan kolekte kantite lajan an). Sa a dwe konsidere nan konsepsyon sistèm lan, sa vle di ase kapasite depo enèji, li posib bay elektrisite konstan lè sa nesesè. Sa a depann nan yon gwo limit sou frekans lekti Capteur a, ak kantite transmisyon done yo ak frekans transmisyon an.
Segondè entegrasyon Texas INSTRUMENTS ofri yon varyete de aparèy mikwo pouvwa ultra ba pou aplikasyon pou koleksyon enèji, ki gen ladan ICs jesyon pouvwa, koneksyon san fil, ak mikrokontwolè. Dènye BQ25570 konpayi an se yon koleksyon enèji segondè entegre nan yon solisyon jesyon pouvwa femto. Li satisfè tout estanda ak teknik koleksyon enèji ak tout estanda pou aplikasyon pou pouvwa restriksyon.
Aparèy la se kontra enfòmèl ant, lè l sèvi avèk yon pake QFN 3.5 x 3.5 mm nan 20 kondwi, ultra-ba pouvwa aktyèl estatik se 488 NA (valè tipik), ak mòd transpò a se. 1881.5 NA. Anplis de sa, gen tou yon modil evalyasyon BQ25570EVM. Pou pwodwi detaye ak enfòmasyon aplikasyon an, tanpri al gade nan spesifikasyon ekipman ak gid itilizatè tablo evalyasyon 2.
Aparèy la toujou mande pou yon kondansateur ekstèn ak rezistans, men akòz entegrasyon segondè, li ka minimize bezwen an pou ekipman adisyonèl. Aparèy la se ideyal pou rezo detèktè san fil ki gen pouvwa piman bouk ak kondisyon operasyonèl, mete ann aplikasyon gwo enèji batman batman frekans modulation (PFM) ranfòsman plato ak solisyon femto pouvwa Buck Converter. Gade Figi 2 anba a: Aparèy la ka itilize ansanm ak yon varyete enèji enpedans segondè, ki gen ladan fotovoltaik (solè), dèlko tèrmoelektrik (TEG), ak redresman AC / DC ak dèlko piezoelectric. Soti nan eta a frèt kòmanse, DC / DC ranfòse konvètisè / chajè minimòm vòltaj minimòm aparèy la se 330 mV. Ipotèz li baze sou: ekipman pou pouvwa D' bay pou pi piti 5 μW (tipik), ak chay convertisseur pèsistans yap ogmante jiska se mwens ke 1 μA leakage kouran (ki gen ladann depo eleman fuite aktyèl la). Sepandan, vòltaj pwodiksyon konvètisè ranfòse rive nan 1.8 V apre kouri, epi yo ka jwenn 100 MV vòltaj ki nesesè pou aparèy la nan sous koleksyon enèji.
Konvètisè buck la premye jwenn nan pwodiksyon konvètisè ranfòse pou jwenn pouvwa D ', ak Lè sa a, fè yon pwosesis etap-desann, epi finalman bay yon vòltaj ajisteman pou PIN pwodiksyon an. Konvètisè buck la itilize kontwòl PFM pou ajiste vòltaj la pou pèmèt li fèmen nan valè divizè vòltaj rezistans pwogramasyon itilizatè a mete. Kouran an nan inductor a kontwole pa kous entèn deteksyon aktyèl la. Soti nan moman an nan mòd livrezon, tan an se sou 100 ms, soti nan mòd nan sibstiti kòmanse pi vit, men sa a depann sou gwosè a nan kondansateur pwodiksyon an.
BQ25570 ka itilize ak yon varyete de aparèy depo, ki gen ladan kondansateur, supercapacitors, ityòm ion pil, ak lòt pil chimik. Lè sistèm nan nan pouvwa ki ba oswa mòd dòmi, pèseptè a pral bay ase enèji elektrik chaje eleman nan depo. Lè pèseptè enèji a pa travay, batri a oswa kondansateur dwe gen ase pouvwa pou pouvwa tout chaj sistèm lan. Yon kondansateur ekivalan 100 μF depo eleman obligatwa pou filtre aktyèl batman kè chajè a chanje PFM.
Dapre gid itilizatè TI a, diferans prensipal la ant batri a ak supercapacitor se ke gen kèk nan batri a, e menm mwens pase yon sèten kantite vòltaj, e gen yon supercapacitor. Konsèpteur sistèm yo bezwen sonje ke gen yon aktyèl flit enpòtan, ki ekivalan a yon chaj DC sou pwodiksyon konvètisè ogmantasyon.
Maksimòm Power Point Tracking (MPPT) refere a enèji ki pi pwisan ak jesyon selil fotovoltaik (70 a 80%) ak TEG (50%). Lòt fonksyon ke batri ki mache ak pisans ekipman jesyon efikasite enèji segondè gen ladan: batri ovèrvoltaj ak undervoltage pwoteksyon, otomatik fèmen tèmik nan rechargeable ityòm ion batri a. Siveyans egzat nan estati batri se yon lòt karakteristik enpòtan. Si sistèm nan ka antre nan yon eta undervoltage, li nesesè tou pou deklanche fonksyon gout aktyèl chaj la.
Ekipman altènatif ak ekipman siplemantè Fonksyon BQ25504 ak BQ25505 lanse pa Ti yo sanble, men aktyèl la trankil se mwens pase 325 NA. Tou de aparèy yo ekipe ak yon otonòm pouvwa milti-bi multiplexer pòtay chofè, yon fwa te kòmanse, ki pèmèt sistèm nan jwenn enèji nan sous koleksyon enèji ak pil prensipal yo, asire ke pouvwa konstan yo bay lè sa nesesè, menm lè pèseptè a pa disponib. tou travay byen. Kouran estatik ultra-ba a trè enpòtan lè sistèm nan pa kapab fèmen, pou lavi batri a ka pwolonje.
Si gwosè a ak pwa yo se pwoblèm, TI rekòmande BQ25100, ki se yon plato batri lineyè ak yon pi ba pouvwa, patikilyèman apwopriye pou bouton sèl ityòm ion. Aparèy la encapsulé pa 0.9 x 1.6 mm WCSP, sipòte jiska 30 V vòltaj antre, ki pèmèt aktyèl la chaje rapid yo dwe kontwole avèk presizyon nan 10 mA a 250 mA.
Ekipman konplemantè TPS82740A ak TPS8274B modil konvètisè Buck sipòte 200 mA pwodiksyon aktyèl, efikasite konvèsyon se kòm yon wo 95%, aktyèl la kiesan konsome se sèlman 360 NA, ak 70 NA se 70 NA. Pake a 6.7 mm2 gen yon regilatè switching, yon induktè, ak yon kondansateur I / O. Lè w entegre tout aparèy pasif ki nesesè yo, volim aparèy la se 75% pi piti pase menm solisyon disrè a. TPS82740A a se yon aplikasyon vòltaj ultra-ba, ak TPS8274B a gen karakteristik "DCS Kontwòl", ki apwopriye pou jesyon pouvwa, tankou Ti, pou, pou egzanp, Ti. MSP430 seri.
an konklizyon Pou chwazi yon aplikasyon pòtab nan teknoloji koleksyon enèji, chwazi jesyon pouvwa ki apwopriye IC, ou bezwen ak anpil atansyon konsidere kondisyon yo ki pouvwa nan sistèm nan, potansyèl jenerasyon enèji ak kapasite depo enèji. Nan pwent ki ba nan ranje pouvwa a (tankou nœuds Capteur san fil), oswa si enèji ki te pwodwi pa TEG a piti anpil, seleksyon an nan aparèy la pi limite. Si ti gwosè ak pwa limyè yo pi bon priyorite, Lè sa a, chwazi yon entegrasyon ki pi wo, tankou plizyè nan atik sa a, petèt pi bon solisyon an.
lòt pwodwi nou an:
