能量采集系統(tǒng)環(huán)境能量轉(zhuǎn)換器基礎(chǔ)知識

近來，精密的電池供電型電子系統(tǒng)和自供電設(shè)備，在現(xiàn)有自主手持設(shè)備領(lǐng)域延伸出一些不同的應(yīng)用。CMOS 處理技術(shù)和電路技術(shù)方面取得的巨大進(jìn)步，降低了電路的功耗，使得新型自主供電系統(tǒng)成為可能。這些進(jìn)步帶來大量新興應(yīng)用，例如：無線微傳感器網(wǎng)絡(luò)、可穿戴醫(yī)療電子設(shè)備、工業(yè)及家庭自動化傳感器和電子貨架標(biāo)簽。理想情況下，這些系統(tǒng)都可以在沒有電池的情況下正常工作。但是，當(dāng)要求使用電池時，我們?nèi)匀恍枰M力延長電池使用時間，這樣系統(tǒng)便可在其壽命周期內(nèi)無需更換電池。理解能量轉(zhuǎn)換器工作原理以及如何使用它來提供能源，是達(dá)到上述目標(biāo)的基本要求。

自供電系統(tǒng)要求有一個能量來源，以在其壽命周期內(nèi)維持正常的工作。根據(jù)不同的能量來源，可將商用能量轉(zhuǎn)換器分為如下四類：

1）光：太陽能電池由 p-n 晶體陣列組成，利用光伏效應(yīng)工作。
2）熱：利用熱電組件采集環(huán)境熱能。
3）振動：振動能量采集器通過電磁或者壓電方法利用振動機(jī)械能，從而產(chǎn)生電能。
4）無線電波：無線電波能量采集方法使用定向解決方案時較為有效，但在使用環(huán)境能量時現(xiàn)實實現(xiàn)并無太多有用的功率。

表 1 能量采集器的典型輸出功率