隨著近年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的快速建設(shè)與大范圍部署，新型微控制器、無(wú)線(xiàn)射頻和傳感器等產(chǎn)品和相應(yīng)技術(shù)成為支撐物聯(lián)網(wǎng)整體架構(gòu)的必備要素。摒棄了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸和電源線(xiàn)纜，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接下來(lái)需要力克的一個(gè)重要問(wèn)題則是“如何實(shí)現(xiàn)自我供電”。眾所周知，能量是無(wú)處不在的，因此解決問(wèn)題的關(guān)鍵不在于如何產(chǎn)能，而在于如何儲(chǔ)能。越來(lái)越多的半導(dǎo)體公司也開(kāi)始有動(dòng)力開(kāi)發(fā)更有效的能量收集芯片、技術(shù)和解決方案，借此能夠使整個(gè)產(chǎn)品在生命周期中可以實(shí)現(xiàn)持續(xù)使用，但是挑戰(zhàn)也隨之而來(lái)，到底該如何找到采集和儲(chǔ)存能量的最優(yōu)方法？
“很多公司都在投入開(kāi)發(fā)能量采集芯片，產(chǎn)生了很多創(chuàng)新技術(shù)；在這個(gè)細(xì)分領(lǐng)域中，我感覺(jué)遇到的問(wèn)題是想要將收集到的能量真正排上用場(chǎng)，既需要解決芯片自身低功耗的問(wèn)題，還要考慮如何大幅提高轉(zhuǎn)換效率，這對(duì)能量采集芯片設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn)?！眮?lái)自全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司ADI的工業(yè)與能源事業(yè)部亞太市場(chǎng)經(jīng)理張松剛先生同樣對(duì)能量采集技術(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程中所存在的挑戰(zhàn)表示認(rèn)同。
ADI公司工業(yè)與能源事業(yè)部亞太市場(chǎng)經(jīng)理 張松剛
若想尋找最優(yōu)的能量采集方式，首先需要考慮的問(wèn)題應(yīng)該是如何管理與合理應(yīng)用微能量？這也是ADI公司極力攻克的問(wèn)題。在張松剛先生看來(lái)，現(xiàn)在能量必須積少成多地收集并合理管理起來(lái)，其中就涉及到能量存儲(chǔ)以及見(jiàn)效漏電流的問(wèn)題，需要有能夠連續(xù)存儲(chǔ)并極低漏電流的存儲(chǔ)器件，只有在漏電流媛媛小于所收集能量的情況下，這些采集的能量才有可能被應(yīng)用到實(shí)際場(chǎng)景當(dāng)中，一旦這些采集到的能量集中管理起來(lái)后，可以被用來(lái)驅(qū)動(dòng)一些短暫或脈沖型的負(fù)載；對(duì)于那些連續(xù)工作的負(fù)載就牽扯到另一個(gè)問(wèn)題，低功耗和超低功耗器件，只有這些超低功耗的器件的工作損耗與采集的能量及這些能量的管理達(dá)到平衡，微能量采集才能真正被廣泛應(yīng)用。
針對(duì)能量采集芯片的挑戰(zhàn)，對(duì)于大幅提高轉(zhuǎn)換效率很多物理定律及相關(guān)材料問(wèn)題，不是一個(gè)很容易解決的問(wèn)題，大幅度降低芯片自身的功耗及合理管理所采集的能量則相對(duì)比較容易實(shí)現(xiàn)。張松剛先生針對(duì)于此以ADI的最新解決方案展開(kāi)示例介紹：“ADI目前推出了一系列基于太陽(yáng)能的能量采集芯片--ADP5090/5091/5092，是一款非常好的解決方案。首先它具有極低的功耗（<300nA）并在很低的電壓（380mV）下即可啟動(dòng)工作；它可以管理采集到的微能量并給電池（鋰電池、薄膜電池、超級(jí)電容等）和電容充電，使之達(dá)到負(fù)載所需的工作電壓；可以支持突發(fā)性的射頻輸出或MCU，并支持第二個(gè)后備電池；對(duì)于如何提高太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換效率，該芯片特別設(shè)計(jì)了MPPT控制功能來(lái)保證太陽(yáng)能電池板能一直工作在最大功率點(diǎn)上，只需要手表盤(pán)大小的太陽(yáng)能電池板即可工作。該芯片可以廣泛應(yīng)用于可見(jiàn)光照射下的任何便攜式設(shè)備、無(wú)供電電源的傳感器、無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊、可穿戴設(shè)備等多種應(yīng)用中?！?nbsp;
在國(guó)家電網(wǎng)的新要求中，電流互感器（CT）取電作為了主要的供電方式，并加入了更多的功能要求。張松剛還介紹道：“針對(duì)這些新要求，ADI公司所推出的這個(gè)采用能量采集芯片ADP5091的能源管理方案，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電流互感器的能量采集，對(duì)超級(jí)電容的充電管理并支持最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）用來(lái)提高充電效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)后續(xù)電路（包括MCU）的穩(wěn)定電源提供及后備電池的管理，并可以支持多種能量源的采集。該方案很好地實(shí)現(xiàn)了用一顆芯片管理所有的能量采集、充電及電源管理，并很好地滿(mǎn)足了國(guó)家電網(wǎng)的新要求。