Il-ġbir tal-enerġija huwa prinċipalment meqjus bħala metodu ta 'provvista tal-enerġija għall-provvista tal-enerġija lill-apparati elettroniċi li jeħtieġ li jiżdiedu mal-provvista tal-enerġija jew minbarra l-batterija. F'ħafna każijiet, applikazzjonijiet li jużaw kollezzjonijiet tal-enerġija ħafna drabi ma jkollhomx spazju biżżejjed biex jakkomodaw volumi kbar. Eżempji tipiċi jinkludu teknoloġiji li jintlibsu bħal aġġeġġi tal-fitness u tagħmir għall-monitoraġġ tas-saħħa, kif ukoll nodi tas-sensuri mingħajr fili bħal applikazzjonijiet ta 'monitoraġġ tal-istatus ambjentali jew strutturali.
Tipikament, l-enerġija miġbura minn sorsi ta 'enerġija ambjentali bħall-enerġija solari, vibrazzjoni jew differenzi fit-temperatura, jeħtieġ li tiġi utilizzata b'mod effettiv wara t-tranżizzjoni, spinta, u ħażna temporanja. Illum il-ġurnata, numru ta 'kumpaniji mnedija mill-apps tal-ġbir tal-enerġija u ċirkwiti integrati tal-ġestjoni tal-enerġija qed jiżdiedu dejjem aktar. Iżda l-pressjoni qed tiffaċċja, biex tiżgura li dawn l-apparati huma integrati ħafna biex jiffaċilitaw l-operat b'ħafna funzjonijiet, u d-daqs għandu jkun żgħir kemm jista 'jkun. M'hemm l-ebda dubju li l-konsum tal-enerġija tat-tagħmir innifsu huwa baxx ħafna.
Dan l-artikolu se jiddeskrivi l-ħtiġijiet ta 'minjaturizzazzjoni ta' swieq ta 'tagħmir elettroniku li jintlibes malajr u l-applikazzjonijiet relatati tagħhom, u jiddiskuti reċentement, BQ25570 boost charger b'konvertituri buck integrati, u serje ta' alternattivi simili u komponenti komplementari. Dan l-artikolu se jirreferi għall-gwida għall-utent ta 'TI, spjega kif tuża b'mod effettiv l-apparat biex ultracen qawwa baxxa, spazju / limitu ta' piż.
Aktar karatteristiċi Illum, huma aktar apparati li jintlibsu li jsegwu l-pjan ta 'saħħa biex jimmonitorjaw l-istat tas-saħħa u jipprovdu kundizzjonijiet tal-kura tas-saħħa u jipprovdu servizzi mediċi. Bħala l-biċċa l-kbira tat-tagħmir portabbli, din it-tendenza se tippromwovi ż-żieda fil-funzjonijiet tat-tagħmir mal-konsumaturi jistennew. Jekk l-apparat tal-GPS huwa integrat fil-moniter tar-rata tal-qalb, issegwi n-numru taċ-ċirku tar-reġistrazzjoni jew ir-rotta tal-ġiri, il-monitor tar-rata tal-qalb ikun aktar iffavorit. Bħalissa, tagħmir modern ta 'monitoraġġ tas-saħħa li jintlibes jista' jimmonitorja l-pressjoni tad-demm, it-temperatura tal-ġisem, il-kontenut ta 'ossiġnu fid-demm, ir-rata tal-qalb u l-attività.
Figura 1: Il-ġbir tal-enerġija se jkun teknoloġiji ewlenin f'ħafna applikazzjonijiet ta' apparat elettroniku li jintlibes.
Xellug: Il-kalzetti intelliġenti ta 'Sensoria, mgħammra b'sensors tal-pressjoni, jistgħu jikkomunikaw maċ-ċrieki tas-saqajn permezz tal-Bluetooth biex jgħinu jidentifikaw u jtejbu l-qagħdiet tal-ġiri (għarqub / sieq). Sensuri oħra jistgħu jsegwu r-rekords, il-veloċità, il-kaloriji tal-konsum, l-għoli u d-distanzi.
Dritt: Fraunhofer Institute R & D It-tagħmir awżiljarju li jintlibes għall-grupp ta 'anzjani jista' jipprovdi serje ta 'servizzi programmabbli bħal teħid ta' tfakkiriet dwar id-droga, monitoraġġ tas-saħħa u sejħiet ta 'assistenza ta' emerġenza.
Il-konnessjoni bla fili tagħmilha faċli biex tittrasferixxi u tinħażen id-dejta miġbura għal analiżi aktar tard. Netwerks tas-sensuri bla fili bħala parti mill-Internet tal-Oġġetti, huwa essenzjali f'applikazzjonijiet bħal bini intelliġenti u monitoraġġ ambjentali, u għandha tiġi kkompilata data minn ħafna sensuri f'dawn l-applikazzjonijiet. Minħabba dan, sensuri integrati, ċirkwiti ta 'frekwenza tar-radju, u mikrokontrolluri aktar preċiżi dejjem aktar f'għassa intelliġenti, monitor bijometriku, prodotti ta' tag ID, nodi tas-sensuri, u applikazzjonijiet oħra li jintlibsu jew remoti.
Madankollu, tali apparati b'ħafna funzjonijiet għandhom ikunu favoriti, ħlief għal ħajja raġonevoli tal-batterija, jeħtieġ ukoll piż ħafif, daqs żgħir u kumdità. Id-disinjaturi użaw tekniki ta 'ġbir ta' enerġija biex jutilizzaw b'mod effettiv l-enerġija ambjentali bħas-sħana tal-ġisem jew il-passi, sabiex il-batterija tkompli tiċċarġja. F'ċerti apparati (bħal apparati impjantati), l-enerġija miġbura hija l-uniku sors ta 'enerġija.
Għalhekk, il-ġbir tal-enerġija jista 'jitqies bħala teknoloġija prattika spazjali li tista' tintuża alternattiva għall-batterija, u tista 'tikseb volum iżgħar ta' batterija rikarikabbli. Għal kwalunkwe apparat li huwa mħaddem mill-batterija jew l-enerġija fornuta, il-ġestjoni tal-enerġija hija importanti ħafna. Biex tkun żgurata l-aħjar prestazzjoni u operazzjonijiet ta 'effiċjenza għolja b'konsum għoli ta' enerġija, normalment provvisti ta 'enerġija irregolari, teħtieġ ċerta preċiżjoni u preċiżjoni. Numru ta 'manifatturi IC immiraw dan is-suq, inklużi Apparat Lineari Avvanzat, Cymbet, Teknoloġija Lineari, Maxim Integrated, Spansion, StMicroelectronics, u Texas Instruments.
Meta mqabbel mal-ġenerazzjoni l-antika ta 'enerġija, il-ġenerazzjoni l-ġdida ta' provvisti ta 'enerġija hija ogħla, il-volum huwa iżgħar, u l-konsum tal-enerġija huwa aktar baxx. Fit-teorija, l-apparat se jikseb l-enerġija li tirriżulta, u mbagħad konverżjoni u / jew spinta, u finalment iforniha direttament lis-sistema jew lill-apparat tal-ħażna tal-enerġija rikarikabbli. Xi disinji jistgħu jiġu ddedikati għal tip ta 'apparat tal-ħażna tal-enerġija bħal supercapacitor jew buttuna tal-jone tal-litju. Hemm ukoll disinji oħra li jappoġġjaw apparati multipli għall-ħażna tal-enerġija. Bl-istess mod, xi disinn jista 'jkun iddedikat għal forma ta' ġbir ta 'enerġija, u hemm disinji oħra li jappoġġjaw forom multipli ta' enerġija.
Fokus li wieħed jinnota huwa l-vultaġġ tal-istartjar meħtieġ għal applikazzjonijiet differenti. Xi applikazzjonijiet jinbdew għal 20 mV, iżda l-funzjonalità tista 'tkun limitata, u komponenti komplementari addizzjonali huma meħtieġa biex jipprovdu ġestjoni tal-enerġija suffiċjenti. Il-komponenti b'integrazzjoni ogħla jista 'jkollhom daqs iżgħar, u l-kurrent statiku ġenerali huwa aktar baxx, iżda jista' jkun meħtieġ vultaġġ tal-bidu ogħla biex jagħmilha aktar dipendenti fuq l-inqas livell ta 'enerġija tal-ħażna. Xi apparati huma mmirati ħafna, iddedikati għal nodi tas-sensorju ta 'enerġija ultra-baxxa. Mezzi oħra se jappoġġjaw livelli ogħla ta 'vultaġġ ta' input biex jissodisfaw ir-rekwiżiti bbażati fuq tagħmir tal-mikrokontrollur, iżda għal applikazzjonijiet ta 'ġbir ta' enerġija, dawn il-mikro apparati nfushom huma baxxi ħafna.
Huwa importanti li l-IC tal-ġestjoni tal-enerġija jeħtieġ li jkun flessibbli biżżejjed biex jimmaniġġja l-enerġija intermittenti u l-enerġija miġbura (spiss instabbli, u ħafna drabi tiġbor l-ammont). Dan għandu jitqies fid-disinn tas-sistema, jiġifieri biżżejjed kapaċità ta 'ħażna ta' enerġija, huwa possibbli li jiġi pprovdut elettriku kostanti meta jkun meħtieġ. Dan jiddependi ħafna fuq il-frekwenza tal-qari tas-sensor, u l-ammont ta 'trażmissjoni tad-data u l-frekwenza tat-trażmissjoni.
Integrazzjoni għolja Texas INSTRUMENTS toffri varjetà ta 'apparati mikro ta' enerġija ultra baxxa għal applikazzjonijiet ta 'ġbir ta' enerġija, inklużi ICs ta 'ġestjoni tal-enerġija, konnessjonijiet mingħajr fili, u mikrokontrolluri. L-aħħar BQ25570 tal-kumpanija huwa ġabra ta 'enerġija integrata għolja ta' soluzzjoni ta 'ġestjoni tal-enerġija femto. Jissodisfa l-istandards kollha b'tekniki ta 'ġbir ta' enerġija u l-istandards kollha għal applikazzjonijiet ta 'enerġija ristretta.
L-apparat huwa kompatt, bl-użu ta 'pakkett QFN ta' 3.5 x 3.5 mm ta '20 ċomb, kurrent statiku ta' qawwa ultra baxxa huwa 488 NA (valur tipiku), u l-mod tat-trasport huwa. 1881.5 NA. Barra minn hekk, hemm ukoll modulu ta 'evalwazzjoni BQ25570EVM. Għal prodotti dettaljati u informazzjoni dwar l-applikazzjoni, jekk jogħġbok irreferi għall-ispeċifikazzjoni tat-tagħmir u l-gwida għall-utent tal-bord ta 'evalwazzjoni 2.
L-apparat għadu jeħtieġ kapaċitatur u resistor estern, iżda minħabba integrazzjoni għolja, jista 'jimminimizza l-ħtieġa għal tagħmir addizzjonali. L-apparat huwa ideali għal netwerks ta 'sensuri mingħajr fili b'enerġija ħarxa u rekwiżiti operattivi, li jimplimenta ċarġer ta' spinta ta 'modulazzjoni tal-frekwenza tal-polz ta' enerġija għolja (PFM) u soluzzjonijiet ta 'konvertitur femto power buck. Ara l-Figura 2 hawn taħt: L-apparat jista 'jintuża flimkien ma' varjetà ta 'enerġija ta' impedenza għolja, inkluż fotovoltajka (solar), ġeneratur termoelettriku (TEG), u rettifikatur AC / DC u ġeneraturi pjeżoelettriċi. Mill-istat tal-bidu kiesaħ, il-vultaġġ minimu tal-konvertitur/ċarġer tal-ispinta DC / DC tal-apparat huwa minimu ta '330 mV. L-ipoteżi tagħha hija bbażata fuq: il-provvista tal-enerġija tad-dħul tipprovdi mill-inqas 5 μW (tipiku), u l-output tal-konvertitur tat-tagħbija huwa inqas minn 1 μA kurrent ta 'tnixxija (inkluż il-kurrent ta' tnixxija tal-element tal-ħażna). Madankollu, il-vultaġġ tal-ħruġ tal-konvertitur boost jilħaq 1.8 V wara li jaħdem, u l-vultaġġ ta '100 MV meħtieġ għall-apparat jista' jinkiseb mis-sors tal-ġbir tal-enerġija.
Il-konvertitur buck l-ewwel jinkiseb mill-output tal-konvertitur boost biex jikseb il-qawwa tad-dħul, u mbagħad iwettaq proċess ta 'pass-down, u finalment jipprovdi vultaġġ ta' aġġustament għall-pin tal-ħruġ. Il-konvertitur buck juża kontroll PFM biex jaġġusta l-vultaġġ biex jippermettilu qrib il-valur stabbilit mid-diviżur tal-vultaġġ tar-reżistenza programmabbli tal-utent. Il-kurrent mill-induttur huwa kkontrollat miċ-ċirkwit intern ta 'skoperta tal-kurrent. Mill-ħin tal-mod tal-kunsinna, il-ħin huwa ta 'madwar 100 ms, mill-modalità standby jibda aktar malajr, iżda dan jiddependi fuq id-daqs tal-kapaċitatur tal-ħruġ.
BQ25570 jista 'jintuża ma' varjetà ta 'tagħmir ta' ħażna, inklużi capacitors, supercapacitors, batteriji tal-jone tal-litju, u batteriji kimiċi oħra. Meta s-sistema tkun f'enerġija baxxa jew modalità sleep, il-kollettur se jipprovdi biżżejjed enerġija elettrika biex jiċċarġja l-element tal-ħażna. Meta l-kollettur tal-enerġija ma jkunx qed jaħdem, il-batterija jew il-kapaċitatur għandu jkollhom qawwa suffiċjenti biex iħaddmu t-tagħbija tas-sistema kollha. Element ta 'ħażna ta' kapaċitatur ekwivalenti 100 μF huwa meħtieġ biex jiffiltra l-kurrent tal-polz tal-ċarġer tal-iswiċċjar PFM.
Skont il-gwida tal-utent ta 'TI, id-differenza ewlenija bejn il-batterija u s-supercapacitor hija li hemm ftit fil-batterija, u saħansitra inqas minn ċertu ammont ta' vultaġġ, u hemm supercapacitor. Id-disinjaturi tas-sistema jeħtieġ li jinnotaw li hemm kurrent ta 'tnixxija sinifikanti, li huwa ekwivalenti għal tagħbija DC fuq l-output tal-konvertitur boost.
Maximum Power Point Tracking (MPPT) jirreferi għall-aktar enerġija qawwija u ġestjoni taċ-ċellula fotovoltajka (70 sa 80%) u TEG (50%). Funzjonijiet oħra li t-tagħmir li jaħdem bil-batterija ġestjoni ta 'effiċjenza enerġetika għolja jinkludi: protezzjoni ta' vultaġġ żejjed u vultaġġ baxx tal-batterija, għeluq termali awtomatiku tal-batterija tal-jone tal-litju rikarikabbli. Il-monitoraġġ preċiż tal-istatus tal-batterija huwa fattur importanti ieħor. Jekk is-sistema tista 'tidħol fi stat ta' vultaġġ baxx, huwa wkoll meħtieġ li tiskatta l-funzjoni ta 'waqgħa tal-kurrent tat-tagħbija.
Tagħmir alternattiv u tagħmir supplimentari Il-funzjonijiet BQ25504 u BQ25505 imnedija minn Ti huma simili, iżda l-kurrent ta 'kwiet huwa inqas minn 325 NA. Iż-żewġ apparati huma mgħammra b'sewwieq ta 'gate multiplexer multi-purpose ta' qawwa awtonoma, ladarba jinbeda, li jippermetti lis-sistema tikseb enerġija minn sorsi ta 'ġbir ta' enerġija u batteriji primarji, u tiżgura li tiġi pprovduta enerġija kostanti meta meħtieġ, anke meta l-kollettur ma jkunx disponibbli Jista ' taħdem ukoll kif suppost. Il-kurrent statiku ultra-baxx huwa importanti ħafna meta s-sistema ma tkunx tista 'titfi, sabiex il-ħajja tal-batterija tkun tista' tiġi estiża.
Jekk id-daqs u l-piż huma problema, TI jirrakkomanda BQ25100, li huwa ċarġer tal-batterija lineari b'qawwa aktar baxxa, partikolarment adattat għal buttuni tal-jone tal-litju wieħed. L-apparat huwa inkapsulat minn 0.9 x 1.6 mm WCSP, jappoġġja vultaġġ ta 'input sa 30 V, li jippermetti li l-kurrent tal-iċċarġjar veloċi jiġi kkontrollat b'mod preċiż fi żmien 10 mA sa 250 mA.
It-tagħmir kumplimentari TPS82740A u l-moduli tal-konvertitur buck TPS8274B jappoġġjaw il-kurrent tal-ħruġ ta '200 mA, l-effiċjenza tal-konverżjoni hija għolja daqs 95%, il-kurrent kwiescent ikkunsmat huwa biss 360 NA, u 70 NA huwa 70 NA. Il-pakkett ta '6.7 mm2 fih regolatur ta' swiċċjar, induttur, u capacitor I / O. Billi tintegra l-apparati passivi kollha meħtieġa, il-volum tal-apparat huwa 75% iżgħar mill-istess soluzzjoni diskreta. It-TPS82740A hija applikazzjoni ta 'vultaġġ ultra-baxx, u t-TPS8274B għandu l-karatteristika "DCS Control", li hija adattata għall-ġestjoni tal-enerġija, bħal Ti, għal, pereżempju, Ti. Serje MSP430.
bħala konklużjoni Biex tagħżel applikazzjoni portabbli tat-teknoloġija tal-ġbir tal-enerġija, agħżel l-IC ta 'ġestjoni tal-enerġija xierqa, għandek bżonn tikkunsidra bir-reqqa r-rekwiżiti tal-enerġija tas-sistema, il-potenzjal tal-ġenerazzjoni tal-enerġija u l-kapaċità tal-ħażna tal-enerġija. Fi truf baxxi tal-firxa tal-qawwa (bħal nodi tas-sensuri mingħajr fili), jew jekk l-enerġija ġġenerata mit-TEG hija żgħira ħafna, l-għażla tal-apparat hija aktar limitata. Jekk daqs żgħir u piż ħafif huma l-aħjar prijorità, imbagħad agħżel integrazzjoni ogħla, bħal bosta minn dan l-artikolu, forsi l-aħjar soluzzjoni.
prodotti oħra tagħna:
