通過(guò)供電脈沖能量收集電路

脈沖能量采集應(yīng)用程序轉(zhuǎn)換能量爆發(fā)到足夠的功率用于操作簡(jiǎn)單電路如無(wú)線交換機(jī)，無(wú)線數(shù)據(jù)記錄器，遙控器，和類(lèi)似物。為了建立這些設(shè)計(jì)中，工程師可以在多種從廠家提供超低功耗的芯片和能量轉(zhuǎn)換器，包括EnOcean公司，凌力爾特，領(lǐng)新科技，美信集成，精量電子，微芯科技美迪科技，ROHM半導(dǎo)體，商Schurter的畫(huà)，Silicon Labs公司和德州儀器等等。能量收集應(yīng)用程序通常依賴(lài)于清除能量涓涓細(xì)流從身體發(fā)熱，震動(dòng)，環(huán)境射頻一方面或從高能源，如太陽(yáng)能，風(fēng)能等，吸取功率。在這些情況下，獲得了持續(xù)的能量來(lái)源，無(wú)論是低或高能量，通?？梢源_保電路的連續(xù)或接近連續(xù)操作。脈沖收獲，然而，得出功率從能量爆發(fā)與按鈕推，突然振動(dòng)，或其它短命能量源相關(guān)聯(lián)。脈沖事件本身之外，這種做法留給電路的超出了多余的能量，他們可以從脈沖事件存儲(chǔ)無(wú)需額外電源。盡管存在這些挑戰(zhàn)，工程師們采用這種方法的應(yīng)用范圍從基本的瞬時(shí)按鈕開(kāi)關(guān)搭載的鐵路車(chē)輛輪轂的高能量振動(dòng)在其軌道上運(yùn)行復(fù)雜的無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)。脈沖能量收集有希望用于為廣泛的應(yīng)用一樣簡(jiǎn)單無(wú)線按鈕開(kāi)關(guān)到事件記錄器等等。事實(shí)上脈沖能量采集已經(jīng)謊言在非機(jī)械開(kāi)關(guān)，如商Schurter的PSE系列壓電開(kāi)關(guān)的心臟。與這些設(shè)備，按下按鈕偏轉(zhuǎn)的壓電盤(pán)，它創(chuàng)建能量足以電子開(kāi)關(guān)，從而即刻關(guān)閉開(kāi)關(guān)兩端的端子的電路的脈沖(圖1)的持續(xù)時(shí)間的電脈沖。在這種情況下，該電子開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)保持閉合的周期取決于致動(dòng)速度，力和持續(xù)時(shí)間。

圖1：常開(kāi)按鈕開(kāi)關(guān)，如那些在商Schurter PSE系列依靠脈沖能量從壓電盤(pán)以暫時(shí)關(guān)閉一個(gè)電子開(kāi)關(guān)，如跨越其端子的MOSFET柵極。 (商Schurter提供)

壓電收獲

當(dāng)彎曲或受到機(jī)械應(yīng)力，制造商，如美迪科技和精量壓電器件能產(chǎn)生足夠的輸出電壓功率MOSFET或CMOS直接門(mén)。例如，與測(cè)量專(zhuān)業(yè)LDT0-028K，2毫米偏轉(zhuǎn)足以產(chǎn)生約7 V和較大的彎曲可產(chǎn)生幾十伏(圖2)。

圖2：當(dāng)經(jīng)受相對(duì)較小的偏轉(zhuǎn)壓電器件，如精量LDT0-028K產(chǎn)生顯著輸出電壓電平。 (Measurement Specialties公司提供)不同于其他類(lèi)型的傳感器，壓電器件產(chǎn)生時(shí)，他們一心來(lái)回的交流輸出電壓。因此，設(shè)計(jì)師通常會(huì)通過(guò)從一般小信號(hào)肖特基二極管陣列，如羅姆半導(dǎo)體RB521ZS8A30TE61創(chuàng)建橋式整流器通過(guò)從壓電設(shè)備輸出。以下整流器，設(shè)計(jì)者將通常使用的低功率變換器升壓或根據(jù)需要降壓的電壓。低功耗升壓轉(zhuǎn)換器，如凌力爾特LTC3108或Microchip的技術(shù)MCP1640，能帶來(lái)低電壓等級(jí)最高可用水平，而低功耗降壓轉(zhuǎn)換器，如Maxim的集成MAX638或德州儀器TPS62736，帶來(lái)更高的電壓降到安全水平。此外，低功耗降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器，如AMS AS1337或凌特LTC3531，特點(diǎn)是輸出電壓大幅波動(dòng)地址的應(yīng)用程序。專(zhuān)業(yè)能量收集設(shè)備，如凌力爾特LTC3588-1集成這個(gè)電壓調(diào)節(jié)功能集成到單個(gè)芯片中。線性LTC3588-1結(jié)合了低損耗，全波橋式整流器與收獲來(lái)自壓電換能器的能量，并提供一個(gè)合適的調(diào)節(jié)的輸出到應(yīng)用電路所需要的高效率降壓轉(zhuǎn)換器。設(shè)計(jì)成與一壓電裝置或其他交流電源直接連接，所述LTC3588-1整流的電壓波形，并存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)電容器采集的能量(圖3)。

圖3：專(zhuān)業(yè)的設(shè)備，如線性技術(shù)LTC3588-1提供一個(gè)完整的壓電能量采集和電壓調(diào)節(jié)的解決方案，需要一些額外的組件。 (凌力爾特公司提供)

無(wú)線通信

取決于脈沖能量源的性質(zhì)，應(yīng)用程序搭載脈沖能量收集將可能具有有限的可用功率，以提供超出發(fā)送突發(fā)傳送到一些接收機(jī)的數(shù)據(jù)廣泛的功能。事實(shí)上，工程師們可苦于無(wú)法實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的無(wú)線傳輸協(xié)議，無(wú)需使用專(zhuān)用無(wú)線方式以最小的通信開(kāi)銷(xiāo)，從而縮短傳輸突發(fā)和相應(yīng)的低功耗要求。對(duì)于具有非常有限的功率預(yù)算的應(yīng)用，射頻發(fā)送器IC，如領(lǐng)新技術(shù)TXM-XXX-LC提供無(wú)線連接到目標(biāo)設(shè)備或主機(jī)一個(gè)非常低功率的專(zhuān)有解決方案。用于短距離，低功率應(yīng)用，例如車(chē)庫(kù)門(mén)開(kāi)啟或遙控器，領(lǐng)新提供其TXM-XXX-LC發(fā)射機(jī)在315兆赫，418兆赫和433兆赫頻帶，對(duì)周期性數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)。該領(lǐng)新的LC傳感器可提供用于連接至一個(gè)MCU用于創(chuàng)建用于傳送的消息的多條數(shù)據(jù)線。另一方面，在TXM-XXX-LC和所述的Linx LICAL-ENC-MS001編碼器集成電路的組合提供了用于發(fā)送一個(gè)基本碼到目標(biāo)設(shè)備的簡(jiǎn)單，低功耗的解決方案。以提供在發(fā)送的代碼唯一性和安全性的水平，所述的Linx LICAL-ENC-MS001提供一個(gè)編碼比特流與224種可能的組合對(duì)的Linx TXM發(fā)射機(jī)(圖4)。