能量收集应用无处不在

　　就能源选择而言，在热源和压电源之间存在权衡问题。不过，不管选择哪一种方法，这两种方法都是可行和现实的解决方案，可以非常方便地与现有技术一起使用。下表总结了这两种方法的优缺点：　　

 

　　能量收集电源转换 IC

　　LTC3109 是一种高度集成的 DC-DC 转换器和电源管理器。它能从诸如 TEG (热电发生器)、热电堆甚至小型太阳能电池等极低的输入电压源收集和管理多余的能量。其独特的专有自动极性拓扑允许该器件用低至 30mV 的输入电源工作，而不管电源极性如何。　　

图 2：LTC3109 的典型应用原理图　　

 

　　上面的电路用两个紧凑型升压变压器来提高 LTC3109 输入电压源的电压，然后该器件为无线检测和数据采集提供一个完整的电源管理解决方案。它能收集小的温度差，不用传统的电池电源，就能产生系统电源。

　　就低至 30mV 的输入电压而言，推荐使用主-副匝数比约为 1:100 的变压器。就更高的输入电压而言，可用更低的匝数比来获得更大的输出功率。这些变压器是标准、现成有售的组件，而且诸如 Coilcraft 等磁性元件供应商可稳定供货。

　　LTC3109 采用一种“系统级”方法来解决复杂问题。它转换低压源，并管理多个输出之间的能量。用 LTC3109 外部的充电泵电容器和内部的整流器对每个变压器副端绕组上产生的 AC 电压升压并整流。该整流器电路将电流馈送进 V_AUX 引脚，从而向外部 V_AUX 电容器、然后是其他输出供电。

　　内部 2.2V LDO 可以支持低功率处理器或其他低功率 IC。该 LDO 由 V_AUX 和 V_OUT 二者之间较高的一个供电。这使它能在 V_AUX 一充电到 2.3V 就能有效运行，同时 V_OUT 存储电容器仍然在充电。倘若 LDO 输出上有阶跃负载，那么如果 V_AUX 降至低于 V_OUT，电流就可能来自主 V_OUT 电容器。该 LDO 能提供 3mA 输出电流。

　　V_STORE 电容器也许值非常大 (数千微法甚至数法拉)，以在输入电源可能掉电时保持供电。一旦加电完成，那么主输出、备份输出 和开关输出都可用。如果输入电源发生故障，那么仍然可以利用 V_STORE 电容器的供电继续运行。

　　LTC3588-1 是一款完整的能量收集解决方案，为包括压电换能器在内的低能量电源而优化。压电器件通过器件的挤压或挠曲产生能量。视尺寸和构造的不同而不同，这些压电元件可以产生数百 uW/cm² 的能量。