【智能傳感器與嵌入式技術(shù)應(yīng)用論壇PPT】微源取能芯片新技術(shù)賦能自供能傳感器零碳排放

喬磊2023.05.17行業(yè)現(xiàn)狀產(chǎn)品介紹應(yīng)用案例公司簡介行業(yè)現(xiàn)狀由于自然環(huán)境中的機械能、熱能、太陽能等具有綠色、可持續(xù)性以及廣泛分布等特點，通過對其開發(fā)利量的目的。能夠很好的解決傳統(tǒng)電池供電污染性、更換電池困難和使用壽命有限等問題。汽車的噪聲與震動汽汽車的噪聲與震動車床的噪聲與震動車車床的噪聲與震動信號發(fā)射熱點信號發(fā)射熱點信號發(fā)射熱點發(fā)光體發(fā)出的光發(fā)發(fā)光體發(fā)出的光設(shè)備的“次級電源”包括：無線監(jiān)控設(shè)備、手機、可拆卸電源等設(shè)備電源。主要特點:“麻煩”“麻煩”設(shè)備環(huán)境設(shè)備環(huán)境危險設(shè)備環(huán)境隱蔽設(shè)備環(huán)境偏僻 便 性隱蔽性設(shè)備的“初級電源”對設(shè)備的“次級電源”進行充電和間接的對設(shè)備進行供電，以提高“次級電源”運行正常和穩(wěn)定。汽車的噪聲與震動汽汽車的噪聲與震動車床的噪聲與震動車車床的噪聲與震動信號發(fā)射熱點信號發(fā)射熱點信號發(fā)射熱點發(fā)光體發(fā)出的光發(fā)發(fā)光體發(fā)出的光能量收集電源管理芯片是近年來很熱門的研宄方向，可以實現(xiàn)將能量采集得到的能量進行轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)可以工作的電壓。由于能量采集所得的能量很低在微瓦量級，所以需要在極低的供電電壓下工作。通過對比能量來源和環(huán)能功率，其中光能、磁場能功率較大，是未來微能量收集的重點取能研究方向。后續(xù)第二階段可以在第一階段的研究成果基礎(chǔ)上再進行溫差能、振動能的研究。據(jù)美國InnovativeResearchandProducts(iRAP)公司的調(diào)查顯示，到2024年，整個微型能量收集的市場規(guī)模將達到20.35億美元。而從2019年開始，其市場一直保持每年73%的高增長率；英國的IDTechEx公司也曾提供數(shù)據(jù)：“能量收集與能源類相關(guān)設(shè)備市場規(guī)模將由2010年的4.4億美元增長至2022年的17.05億美元”；國內(nèi)對超低電壓啟動及超低功耗的技術(shù)研究停留在科研院所，未集成能量存儲、管理等功能。國外公司如ADI、TI、ST已經(jīng)發(fā)布微能量啟動的低功耗電源管理芯片，靜態(tài)電流可低到nA級。麻省理工學(xué)院的研究團隊在2007年6月7日美國《科學(xué)》雜志的網(wǎng)站上發(fā)表了他們的研究成果。研究小組把共振運用到電磁波的傳輸上而成功“抓住”了電磁波。他們利用銅制線圈作為電磁共振器，一團線圈附在傳送電力方，另一團在接受電力方。當傳送方送出某特定頻率的電磁波后，經(jīng)過電磁場擴散到接受方，電力就實現(xiàn)了無線傳導(dǎo)。這項被他們稱為“無線電力”的技術(shù)經(jīng)過多次試驗，已經(jīng)能成功為一個兩米外的60瓦燈泡供富士通半導(dǎo)體最新推出的在微光條件下也可以實現(xiàn)97%轉(zhuǎn)換效率的光環(huán)境發(fā)電PMIC，并且此電源管理IC還可以實現(xiàn)低至0.35V的超低電壓啟動。慕尼黑上海電子展富士通半導(dǎo)體的展臺產(chǎn)品介紹光伏溫差電天線壓電靜電MPPT整流升/降壓DC-DC光伏溫差電天線壓電靜電MPPT整流升/降壓DC-DC終端電電設(shè)備存儲無線光熱04LDO電壓輸出20mA負載；輸出電壓04LDO電壓輸出20mA負載；輸出電壓1.2V/1.8V可選；80mA負載；輸出電壓可選/可調(diào)。1.8V~4.2V05多種能量源收集微光能、射頻能、熱能、機械能m冷啟動冷啟動01400mV輸入電壓和15μW輸入功率下實現(xiàn)冷啟動MPPTMPPT02通過管腳可配置，每5秒檢測一次MPPT開路電壓；啟動后輸入電壓范圍150mV至5V； 電池管理與切換03對可充電電池或超級電容器進行過充和過放保時進行提示；儲能電池與一次電池切換管理環(huán)微源取環(huán)微源取能IC冷啟動升/降壓Boost/Buck 06工作環(huán)境A或1.8V@20A1.8V~4.1V@80mA；電源備份。室內(nèi)環(huán)境光照強度辦公區(qū)域光照強度白天300-500lux左右一般公共區(qū)域光照強度50-100lux左右光能發(fā)電等效電路傳統(tǒng)室外太陽能板串聯(lián)阻值變室內(nèi)光能薄膜串聯(lián)阻值變化，化，影響伏安曲線并聯(lián)阻值變不影響伏安曲線并聯(lián)阻值變化，影響伏安曲線光電轉(zhuǎn)換效率一致性好，產(chǎn)品性能離散性小行業(yè)領(lǐng)先的室內(nèi)光能轉(zhuǎn)換效率漏電流小，功率輸出/帶載能力強無線電波可穿透，便于與天線集成，天線可以直接放背面室內(nèi)光能采集自發(fā)電柔性薄膜(印刷碳基室內(nèi)光)+光能轉(zhuǎn)換模組(智芯)+方案設(shè)計及應(yīng)用支持高可靠器油色譜分析鐵芯夾電流監(jiān)測AI智能頭盔特高頻傳感高可靠器油色譜分析鐵芯夾電流監(jiān)測AI智能頭盔特高頻傳感SF6傳感器傾斜傳感器拉力傳感器低時延十ms量級百ms十ms量級百ms量級h。星型組網(wǎng)拓撲Mesh組網(wǎng)拓撲異構(gòu)組網(wǎng)拓撲低功耗 TXmA0dBm可編程功率 出極高接收靈敏度-99dBm@1M內(nèi)嵌輕量級安全無線IC無線IC 符合RoHS標準封裝N.0mm×4.0mmQFN32shRaeeLE率范圍83.5MHzMHz2400-Hz83.5MHz83.5MHzHzGHzs強強強強能力強大量、緊實時業(yè)務(wù)大量、低充覆蓋、高速務(wù)題無識產(chǎn)權(quán)、發(fā)送功短開銷大短E點接入開銷大，WiFi功耗高、通信距離短，憑借單一技術(shù)均不能完全滿足輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需求。智芯公司根據(jù)應(yīng)用場景特點和業(yè)務(wù)需求“量身定制”的提出的DetMesh平臺解決超低功耗無線傳感網(wǎng)物理層與通信協(xié)議技術(shù)自主化問題。應(yīng)用案例免維護智能藍牙煙霧傳感器光能轉(zhuǎn)換模組低功耗，成倍延長電池使用壽命輸出持續(xù)電流，實時信息上報及緊急報警上報免維護自發(fā)電智能鎖定制光能薄膜尺寸和形狀，室內(nèi)光發(fā)電，配合內(nèi)置電池，成倍延長電池壽命無電池‐免維護溫濕度藍牙傳感器延長工業(yè)產(chǎn)品壽命至10年以上低功耗藍牙BLE模組采集室內(nèi)光能量滿足溫濕度傳感器數(shù)據(jù)采集及藍牙廣播發(fā)射免維護自發(fā)電智能價簽室內(nèi)光發(fā)電直接滿足待機狀態(tài)供電需求可選低功耗藍牙BLE集成方案成倍延長電池使用壽命無電池