Linear阔步迈入能量收集器半导体市场
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2010-05-20 00:00
前言:
如果你留意就会发现,世界正在变得越来越绿色。工程师们带来了创新的方法,利用非传统能源来源,减少温室气体排放量,帮助拯救我们的星球。这些都是我们周围常见但是以前被忽视,或者更准确一点的说法是以前无法被采集到的物理能源。这些潜在的物理能量源包括:利用温度差 “热电发生器、热电堆、甚至人体温差”、利用机械振动或应变 “压电和机电装置” 和光 “光伏太阳能电池”等。
多种产生电能换能器(另一个常见名字是各式传感器)的诞生允许我们实现以往从来没有做过的事。这些换能器通过简单地方式把这些物理能源转化为正确的电压和电流,输送到电路中,当人们把它们搜集起来的时候,这些换能器搜集到的能量就成为许多应用的可行电源,现在的很多系统设计中,这些可额外收集能量的装置对布线电源和电池起到了补充作用,甚至在很多场合中取代了上述电源。
采用收集的能量获得的好处显而易见:更高的安全性和可用性、更低的维护成本、更高的能效和系统灵活性等。
能量收集的机遇
统计数据显示,全球能源消耗最大国家美国,建筑物的能源消耗占据总能耗的38%,而交通运输和工业应用各占26%,进一步细分建筑物能耗,其中住宅能耗占全美总能耗21%,商业建筑的能耗占总能耗17%,而住宅系统中,空调系统的能耗超过3/4,达到76%。随着生活水平的不断提高,人们对能源的消耗在不知不觉中增加,如果把2003年设置为观测点,按照现在的发展速度,到2030年能源消耗将不可避免地翻番。
如果能量收集系统能进一步发挥作用的话,根据测算,现有技术条件下,大量装备能量收集系统给的楼宇,配以自动化系统可使整体节能30%,并且投资成本约3-4年可望回首。这将不仅创造一个庞大的市场,而且对于绿色地球有着更为深远的意义。更何况,能量收集系统的技术也不会仅仅停留在现有水平。
现在,能量收集技术正在使得多种远端、自主和无线检测及监视/控制系统得以实现:
● 使用电池不方便、不可行、昂贵或危险的系统,能量收集系统可进行充电、补充或取代电池;
● 免除增设导线来传输功率或传送数据的需要
● 智能无线传感器网络用于监视和优化复杂的工业过程、远程现场安装和楼宇HVAC;
● 把工业过程、太阳能电池板、内燃机等浪费掉的能量收集起来
● 各种消费类电子产品附属充电器
Linear连续数月推出能量收集应用新品
相对传统能源,由能量收集系统收集到的能量不仅相对微小,而且缺乏连续性,这就使管理这些能量变得重要起来。另一方面,随着技术的进步,芯片的功耗再不断下降,精度在日益提升,这使得从技术上对这些微小能量的进行有效管理成为可能,一个新的基于能量收集系统的电源管理产品市场正在形成。Linear是嗅到其中商机的一家厂商,从2009年底到今年4月,Linear连续发布了多款用于能量收集系统的电源管理产。
2010年12月1日超低电压 20mV升压型转换器和电源管理器LTC3108:该器件专为在采用极低输入电压电源的情况下启动和运行而设计,例如:热电发生器(TEG)、热电堆和小型太阳能电池。其自谐振拓扑从低至 20mV 的输入电压升压。可以获取并使用小的温差来产生系统电源,而不必使用传统的电池电源。LTC3108 2.2V LDO 可为一个外部微控制器供电,同时其主输出可用引脚在 4 个 (2.35V、3.3V、4.1V 或 5V) 固定电压中选择一个,为无线发送器或传感器供电。第二个开关输出可由主器件启动,以为没有微功率停机功能的器件供电。甚至在输入能源无法得到时,增加一个存储电容器来提供连续功率。LTC3108 的极低静态电流 (<6μA) 和高效率设计确保了尽可能快的充电时间,旨在满足输出存储电容器的需要。LTC3108 的 3mm x 4mm DFN 封装 (或 SSOP-16) 结合非常小的外部组件,确保为能量收集应用提供一个高度紧凑的解决方案。
2010年1月7日压电能量采集电源管理器LTC3588-1:集成一个低损耗、全波桥式整流器和一个高效率降压型转换器,以通过压电传感器收集环境中的振动能量,然后将这种能量转换成良好调节的输出,以为应用微控制器、传感器、数据转换器和无线传输组件供电。LTC3588-1 在 2.7V~20V 的输入电压范围内工作,非常适用于多种压电传感器以及其它高输出阻抗能源。其高效率降压型 DC/DC 转换器提供高达 100mA 的连续输出电流或甚至更高的脉冲负载。其输出可以设定为 4 个固定电压之一 (1.8V、2.5V、3.3V 或 3.6V),以为无线发送器或传感器供电。输出处于稳定状态时 (无负载时) 静态电流仅为 950nA,从而最大限度地提高了总体效率。
2010年2月16日1μA 的并联电池系统对锂离子/聚合物电池进行充电和保护系统 IC LTC4070:该器件以其 450nA 的工作电流,用以前不能使用的非常低电流、断续或连续充电电源,对电池进行充电和保护。增加一个外部 PMOS 并联器件后,LTC4070 的充电电流可以从 50mA 提高到 500mA。一个内部电池热量查验器降低浮置电压,以在电池温度升高时保护锂离子/聚合物电池。通过串联配置几个 LTC4070,可以平衡并给多节电池组充电。该器件的功能非常适用于连续和断续、低功率充电电源应用,其中包括锂离子/聚合物电池备份、薄膜电池、币形电池、存储器备份、具有备份的太阳能供电系统、嵌入式汽车系统以及能源提取/收集系统。
2010年4月16日虚拟远端采样控制器LT4180:(Virtual Remote SenseTM) DC/DC 控制器 LT4180,无需远端采样导线来补偿电缆、导线和电路板走线中的压降。导致负载调节误差的配线及电缆中的压降通常由一组附加的采样导线来校正。LT4180 连续查询线路阻抗,并校正稳压器的输出电压。该器件在负载端保持校正后的稳定电压,而不管电流或线路阻抗是多少。其 3V~ 50V 的输入电压范围满足多种应用需求,其中包括远程仪表、电池充电、交流适配器、笔记本电脑电源、监控设备和卤素灯照明。
小结
目前,市面上已经有了能有效地与换能器相连并将收集能量调理成为可用功率的电源管理产品,它们正在实现各种性能上的突破,从而在众多不同的市场上造就了具商用可行性的能量收集型产品和系统。Linear认为2010年是进入这一市场的绝佳机会,在今后的日子里,越来越多的能量收集系统和相关产品将会涌现,人们的生活方式将会变得更为环保和节能。