隨著電子電路目前已進入采用微瓦能量進行供電的時代,與之相對應(yīng)的能量獲取技術(shù)開始得到重視并進入一些半導(dǎo)體公司的發(fā)展規(guī)劃之中。
能量獲取技術(shù)不同于傳統(tǒng)的供電方式,其源自于“免費”能源,包括熱量(熱電、溫差電堆)、振動或應(yīng)變(壓電體)、光線(光電)、運動(線圈、磁體)等,用于給系統(tǒng)中的電池進行充電或補充,甚至完全替代電池。
在發(fā)達國家,38%的電能消耗在建筑物上,于運輸業(yè)和工業(yè),其中21%為住宅,辦公樓為17%,采用樓宇自動控制系統(tǒng)有望實現(xiàn)節(jié)能30%。具體的應(yīng)用在于可自供電、雙向通信工作的溫控器、窗控器等。
MCU和無線收發(fā)器的低功耗技術(shù)已相當成熟,使得控制器采用自供電方式成為現(xiàn)實,控制器的周邊環(huán)境成為獲取能源的源,包括前面提及的熱量、電磁等。
在傳統(tǒng)的解決方案中,能量獲取和管理采用了復(fù)雜、低性能的分立解決方案,大的問題是消耗的能源甚至要于其能夠從周邊環(huán)境中獲得的能源。
一些半導(dǎo)體制造商在這個領(lǐng)域開始取得突破。下面給出兩個具體的例子:
凌力爾特公司的LTC3108采用了諧振升壓技術(shù)實現(xiàn)了能夠?qū)⒌椭?0mV的輸入電壓提升至可為其它設(shè)備供電的電壓,包括2.35V,3.3V,4.1V和5V。其通過采用一個外置的標準升壓變壓器(在20mV輸入時的線圈匝數(shù)推薦為1:100)和耦合電容,配合3108內(nèi)部的一個耗盡型MOSFET,實現(xiàn)在20mV輸入情況下的啟動和能量獲取。一旦升壓程序建立完畢,即開始提供穩(wěn)定的輸出電壓。
LTC3588-1則是通過采用壓電變換器產(chǎn)生能量的一個完整能量獲取解決方案:在輸入穩(wěn)定電流為950nA時可以提升100mA的輸出電流。
能量獲取和相對應(yīng)的能量管理技術(shù)正進入倍受關(guān)注和快速發(fā)展的階段。這不僅創(chuàng)造了半導(dǎo)體領(lǐng)域的一個新的研發(fā)熱點,同時也將成為低碳環(huán)境下的亮點應(yīng)用。