無線能量收集系統(tǒng)

1、無線能量收集系統(tǒng)的設計無線能量收集系統(tǒng)的設計傳感器的最愛傳感器的最愛背景背景超低功率微控制器的近期發(fā)展造就了具有空前集成超低功率微控制器的近期發(fā)展造就了具有空前集成度的器件。事實上，運行這些器件所需的功率非常度的器件。事實上，運行這些器件所需的功率非常之低，以至于許多傳感器逐步實現(xiàn)了無線化，因為之低，以至于許多傳感器逐步實現(xiàn)了無線化，因為它們可以方便地通過電池來供電。它們可以方便地通過電池來供電。不幸的是，電池必須定期更換，這種維護工作既費不幸的是，電池必須定期更換，這種維護工作既費錢又費事。而從傳感器的局部環(huán)境中采集環(huán)境機械錢又費事。而從傳感器的局部環(huán)境中采集環(huán)境機械能、熱能或電磁能則有可能

2、是一種更為有效的無線能、熱能或電磁能則有可能是一種更為有效的無線電源解決方案。無線能量收集系統(tǒng)就應用而生！電源解決方案。無線能量收集系統(tǒng)就應用而生！優(yōu)點優(yōu)點 經濟：電池成本高且替換麻煩；經濟：電池成本高且替換麻煩； 環(huán)保：減少了廢舊電池的回收和填埋處理；環(huán)保：減少了廢舊電池的回收和填埋處理；用于收集的環(huán)境能量源用于收集的環(huán)境能量源 光能光能 溫差溫差 震動梁震動梁 射頻（射頻（RF)發(fā)射信號發(fā)射信號 壓電器件通過器件的壓縮和彎曲壓電器件通過器件的壓縮和彎曲 通過某種換能器產生電荷的信號源通過某種換能器產生電荷的信號源環(huán)境能量源的具體應用環(huán)境能量源的具體應用 人們采用小型太陽能電池板為手持式電子

3、人們采用小型太陽能電池板為手持式電子設備供電已有多年，此類電池板在陽光直設備供電已有多年，此類電池板在陽光直射和間接光照射的情況下能夠分別產生幾射和間接光照射的情況下能夠分別產生幾百百mWcm2和幾百和幾百uWcm2的功率密度。的功率密度。 壓電器件可通過器件的壓縮或彎曲而產生壓電器件可通過器件的壓縮或彎曲而產生能量。壓電元件能夠產生幾百能量。壓電元件能夠產生幾百pWcm2的的功率密度（取決于其尺寸和結構）。功率密度（取決于其尺寸和結構）。環(huán)境能量源的具體應用環(huán)境能量源的具體應用 當存在溫度梯度當存在溫度梯度9塞貝克時，器件可將熱能塞貝克時，器件可將熱能轉換為電能。熱能量源多種多樣，從體熱轉換

4、為電能。熱能量源多種多樣，從體熱（可產生幾十（可產生幾十pWcm2的功率密度）到鍋的功率密度）到鍋爐排氣煙囪（其表面溫度能產生幾十爐排氣煙囪（其表面溫度能產生幾十mWcm2的功率密度）各不相同；的功率密度）各不相同； RF能量收集由天線來完成能量收集由天線來完成9可產生幾百可產生幾百pWcm2的功率密度。的功率密度。無線能量收集系統(tǒng)的要求無線能量收集系統(tǒng)的要求無線能量收集系統(tǒng)的要求無線能量收集系統(tǒng)的要求 低靜態(tài)電流（典型值為低靜態(tài)電流（典型值為 350 na） 即使電流低至即使電流低至 15 A，轉換效率仍高于，轉換效率仍高于 90% 具有最大功率點跟蹤具有最大功率點跟蹤 (MPPT) 以優(yōu)化

5、能量以優(yōu)化能量收集的用戶可編程器件收集的用戶可編程器件 具有在輸入很低的條件下冷啟動的能力具有在輸入很低的條件下冷啟動的能力一個能量收集電源系統(tǒng)一個能量收集電源系統(tǒng) 能量源能量源/傳感器傳感器 能量儲存原件能量儲存原件 一種用于將該儲能轉換為一個可用穩(wěn)定電壓的設一種用于將該儲能轉換為一個可用穩(wěn)定電壓的設備備一個能量收集電源系統(tǒng)一個能量收集電源系統(tǒng)在換能器和能量儲存元件之在換能器和能量儲存元件之間或許還需要布設一個電壓整流間或許還需要布設一個電壓整流器網(wǎng)絡。用于防止能量回饋至傳器網(wǎng)絡。用于防止能量回饋至傳感器中，或在采用壓電器仵的情感器中，或在采用壓電器仵的情況下負責對況下負責對AC信號進行整流。信號進行整流。模擬與混合信號模擬與混合信號IC領導廠商領導廠商Silicon