飛機(jī)結(jié)構(gòu)運(yùn)用能量收集實(shí)現(xiàn)方案
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圖2 LTC3108用于無線遠(yuǎn)端傳感器應(yīng)用,該應(yīng)用由熱電發(fā)生器供電(Peltier Cell)
LTC3108用一個(gè)耗盡型 N 溝道 MOSFET 開關(guān)形成升壓型諧振振蕩器，該振蕩器使用一個(gè)外部升壓型變壓器和一個(gè)小型耦合電容器。這允許該器件將低至 20mV 的輸入電壓升高到足夠高，以提供多個(gè)穩(wěn)定輸出電壓，以給其它電路供電。振蕩頻率主要由變壓器次級(jí)繞組的電感和 LTC3108 的輸入電容決定，一般在 20kHz至200kHz的范圍內(nèi)。
就低至 20mV 的輸入電壓而言，推薦約為 1:100 的初-次級(jí)匝數(shù)比。就更高的輸入電壓而言，可以采用較低的匝數(shù)比，因?yàn)檫@將提供更大的輸出功率。這些變壓器是標(biāo)準(zhǔn)的組件，可以非常方便地從磁性組件供應(yīng)商那里得到。凌力爾特公司的復(fù)合耗盡型 N 溝道 MOSFET 是 20mV 工作得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵因素。
如圖 3 所示，LTC3108 采用一種“系統(tǒng)級(jí)”方法來解決一個(gè)復(fù)雜問題。它可以轉(zhuǎn)換低壓源，并管理多個(gè)輸出之間的能量。
圖3 LTC3108 方框圖
利用一個(gè)外部充電泵電容器 (從次級(jí)繞組到引腳 C1) 和 LTC3108 內(nèi)置的整流器來升高變壓器次級(jí)繞組上產(chǎn)生的 AC 電壓并對(duì)其整流。整流器電路將電流饋送進(jìn) VAUX 引腳，向外部 VAUX 電容器提供電荷，然后向其它輸出。
內(nèi)部 2.2V LDO 可以支持一個(gè)低功率處理器或其它低功率 IC。該 LDO 由VAUX 或 VOUT中電壓值更高的一個(gè)供電。這使它能夠在 VAUX一充電至 2.3V 時(shí)就工作，同時(shí)VOUT存儲(chǔ)電容器仍然在充電。倘若 LDO輸出出現(xiàn)階躍負(fù)載， VAUX降至低于VOUT，電流就可以來自主 VOUT電容器。LDO輸出可以提供高達(dá) 3mA 的電流。
VOUT上的主輸出電壓靠 VAUX 電源充電，是用戶可編程的，可用電壓選擇引腳 VS1 和 VS2 編程設(shè)定為 4 個(gè)穩(wěn)定電壓之一。4 個(gè)固定輸出電壓是：用于超級(jí)電容器的 2.35V、用于標(biāo)準(zhǔn)電容器和 RF 或傳感器電路的 3.3V、用于鋰離子電池終止的 4.1V以及用于更高能量存儲(chǔ)和主系統(tǒng)軌以給無線發(fā)送器或傳感器供電的 5V，從而無須多兆歐外部電阻器。結(jié)果，LTC3108 不需要特殊的電路板涂層以最大限度地減少泄漏，而分立式設(shè)計(jì)不僅需要特殊的電路板涂層，還需要電阻值非常大的電阻器。
第二個(gè)輸出 VOUT2可以由主微處理器利用 VOUT2_EN引腳接通或斷開。啟動(dòng)工作后，VOUT2 通過一個(gè) P 溝道 MOSFET 開關(guān)連接到 VOUT。這個(gè)輸出可以用來給外部電路供電，如沒有低功率休眠或停機(jī)功能的傳感器或放大器。這種應(yīng)用的一個(gè)例子是，給建筑物自動(dòng)調(diào)溫器內(nèi)檢測(cè)電路組成部分的 MOSFET 供電，使其接通和斷開。
VSTORE 電容器的值也許非常大 (數(shù)千微法甚至數(shù)法拉)，以在失去輸入電源時(shí)提供延遲。一旦加電完成，主、備份和開關(guān)輸出就都可用了。如果輸入電源出故障，那么仍可繼續(xù)運(yùn)行，這時(shí)靠 VSTORE 電容器運(yùn)行。在 VOUT 達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)以后，VSTORE 輸出可以用來給一個(gè)大的存儲(chǔ)電容器或可再充電電池充電。一旦 VOUT 達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，那么就允許 VSTORE 輸出充電至高達(dá) VAUX 電壓，該電壓箝位在 5.3V。VSTORE 上的存儲(chǔ)組件不僅可在失去輸入源時(shí)用來給系統(tǒng)供電，而且還可在輸入源能量不充足時(shí)用來補(bǔ)充 VOUT、VOUT2 和 LDO 輸出需要的電流。
評(píng)論