该链路中的每个电路模块迄今都受到一些特殊的限制,从而影响了它们在商业中的应用。低成本和低功率传感器及微控制器面市已有一段时间,而超低功率收发器只是到最近才可实现与微控制器的集成(以提供非常低功率的无线连接)。不过,该链路中所欠缺的一直是能量收集IC。
现有的能量收集器/管理器模块实现方案往往采用性能相对较低的分立型结构,通常包括30个或更多的组件。此类设计具有低转换效率和高静态电流。这两个缺陷均导致需要使用较大和更加昂贵的电池及太阳能电池,因而损害了最终系统的性能。如果不采用这些较大的储能元件,低转换效率将增加系统上电所需的时间,这反过来又将延长从获取一个传感器读数至传输该数据的时间间隔。功率转换电路中的高静态电流会严重限制所能收集并输送至应用负载的“可用”能量。而且,同时实现低静态电流运作和高功率转换效率还必需拥有高深的模拟开关模式电源专门知识——这很少能够轻易获得。
“缺失的一环”一直是能够采集和管理来自极低功率电源之剩余能量的高集成度DC/DC转换器。
能量收集的个案分析
我们以一个基于能量收集的工业监测系统为例进行研究,比如:埋置于偏僻荒野之中的地下输油管,它需要连续监测其流速、温度和压力(沿管道每50米为一段)。每个节点均具有内置于管道壁中的温度、压力和流量传感器。必须每5秒钟进行一次测量并报告测量结果。由于输油管线长达数百英里,因此铺设供电和信息线路将非常昂贵,且必须提供不间断的维护,有可能需要进行代价高昂的修理。另外,定期更换电池也将是一项很花钱的工作,这是因为电池的数目十分庞大,而且偏僻地域的道路往往崎岖难行。我们所需要的是一种能够持续产生足够功率的电源——它随时可用并可自我保持。最常见和易于使用的能量源之一可能是一个与诸如电池或超级电容器等储能元件协同运作的小型太阳能电池,用于在夜间及恶劣天气条件下提供持续供电。
来源: