Bezprzewodowe czujniki kluczową aplikacją energy harvesting

Zbieranie energii z otoczenia nieodłącznie wiąże się z niskim, zmiennym i nieprzewidywalnym poziomem dostępnej mocy, dlatego też często stosowana jest konstrukcja hybrydowa: poza elementem zbierającym energię stosuje się dodatkowe źródło mocy.

Łukasz

2021-01-27

Przykład pozyskiwania energii

LTC3109 to wysoce zintegrowany konwerter DC-DC, pełniący jednocześnie funkcje sterownika zasilania. Może zbierać i zarządzać nadwyżką energii ze źródeł o bardzo niskim napięciu wejściowym, takich jak TEG, termopile, a nawet małe ogniwa słoneczne. Jego unikalna, opatentowana topologia autopolaryzacji pozwala na pracę ze źródeł wejściowych tak niskich jak 30 mV, niezależnie od polaryzacji.

Rysunek 2. Schemat typowej aplikacji LTC3109. © Analog Devices

Obwód pokazany na Rysunku 2 do wzmocnienia źródła napięcia wejściowego wykorzystuje dwa kompaktowe transformatory step-up. W następnym kroku LTC3109 zapewnia kompleksowo zarządzanie energią niezbędną do bezprzewodowego wykrywania i gromadzenia danych. Może wykorzystywać niewielkie różnice temperatur i generować w ten sposób moc niezbędną do funkcjonowania systemu, zamiast korzystać z tradycyjnej baterii.

Napięcie zmienne wytwarzane na uzwojeniu wtórnym każdego transformatora jest wzmacniane i korygowane za pomocą zewnętrznego kondensatora pompy ładującej i prostowników wewnętrznych LTC3109. Obwód prostownika zasila pin VAUX, zapewniając ładunek do zewnętrznego kondensatora VAUX, a następnie do innych wyjść. Wewnętrzny regulator 2,2 V LDO może obsługiwać procesor o małej mocy lub inne energooszczędne IC.

Wnioski

Ze względu na brak szerokiej wiedzy w projektowaniu analogowych zasilaczy impulsowych, stworzenie efektywnych systemów pozyskiwania energii z otoczenia do użytku w ekologicznych budynkach nastręcza trudności. Jedną z głównych przeszkód są aspekty zarządzania energią, związane ze zdalnym i bezprzewodowym wykrywaniem informacji z otoczenia. Niemniej jednak produkty takie jak LTC3109 mogą pozyskiwać energię z prawie każdego źródła ciepła, umożliwiając projektantowi systemu wykorzystanie otoczenia jako źródła energii. Nie tylko zmniejsza to zużycie paliw kopalnych, ale pomaga stworzyć bardziej ekologiczne budowle dla obecnych i przyszłych pokoleń.

O autorze

Tony Armstrong był dyrektorem ds. Rozwoju biznesowego w grupie produktów Analog Devices 'Power by Linear. Był odpowiedzialny za wszystkie aspekty konwersji i zarządzania energią w całym cyklu życia produktu. Przed dołączeniem do ADI, Tony zajmował różne stanowiska w marketingu, sprzedaży i operacjach w Linear Technology, Siliconix Inc., Semtech Corp., Fairchild Semiconductors i Intel. Uzyskał tytuł B.S. z wyróżnieniem z matematyki stosowanej na Uniwersytecie w Manchesterze w Anglii. Tony przeszedł na emeryturę wiosną 2020 roku.