能量收集（Energy Harvesting），又称为能量采集，对于物联网这种设备数量庞大的领域来说，其应用潜力和发展前景备受看好。它不仅能显著延长电池的使用寿命，甚至还能实现无电池设计方案。因此，在物联网行业中，能量收集被视为推动新兴应用的重要技术之一，也是未来发展的重要方向。

与其他领域相比，物联网领域的能量收集技术对方案体积有更为严格的要求。在具体设计中，通常会将 MCU 与专用能量收集 IC 相结合，并配合低功耗、高精度的电源管理 IC，以实现完整的功能。

能量收集的精准充电

当前，物联网用主要依靠有线电源和电池供电，部署后存在维护困难、寿命受限等问题，这在一定程度上制约了物联网产业的发展。为了提高设备维护效率、降低运营成本，并减少废旧电池对环境的污染，越来越多的物联网设备将采用能量收集解决方案。

能量收集技术的终极目标是，让物联网应用在无需布线、无需更换电池的情况下，实现整个生命周期内的持续续航。

从能量类型来看，物联网能量收集方案的来源主要包括光能、射频（RF）能量、温差能量（TEG）以及机械能等。电源管理 IC 会将这些能量高效地转换为稳定电压，或为电池、超级电容器等储能元件充电，这正是能量收集技术的基本工作原理。

在技术创新的推动下，能量收集目前已在物联网无线传感器、工业设备、楼宇自动化、智能电网、农业、可穿戴设备等多个领域得到应用。不过，由于能量收集依赖自然环境，其发电效率低、输出不稳定等问题依然存在，因此现阶段大多与电池系统搭配使用。

对于光能这类发展相对成熟的应用，能量收集技术通常与二次电池结合使用，系统的典型结构包括收集、调节和储存三个环节。能量收集器从能量源获取能量并输出电能，然后由电源管理 IC 调节输入电压以匹配负载需求，最后将能量储存在二次电池中。

在这一结构中，电源管理 IC 起着承上启下的作用，连接能量收集器与储能电池。同时，它的性能直接决定了整个系统的能量转换和收集效率。

MF9006 是一款集成电量管理、充放电管理、储能器件管理等功能的微光收集管理充电芯片。它能够在低至 400mV 电压和 15μW 功率的条件下实现冷启动，启动后可从太阳能电池板等光能转换装置获取直流电，为可充电电池或超级电容器充电，并通过两个 LDO 稳压器为不同负载提供稳定工作电压。其主要特性包括：

• 超低功率启动：400mV 输入电压和 15μW 输入功率下可冷启动；

• 升压调节器：可通过管脚配置 MPPT（70%、75%、85% 或 90%），每 5 秒检测一次开路电压；启动后输入电压范围 150mV~5V；

• 低电压 LDO 输出：最大负载电流 20mA，输出电压 1.2V/1.8V 可选，可通过管脚开关控制；

• 高电压 LDO 输出：最大负载电流 80mA，输出电压 1.8V~4.2V 可选 / 可调，可通过管脚开关控制；

• 电池管理：可配置对可充电电池或超级电容器的过充、过放保护参数；电池耗尽提示；LDO 可用提示；

• 电池切换：储能电池耗尽时自动切换到一次电池；储能电池恢复后自动切回；

• 超低关机功耗：关机状态下总功耗仅 580nA。

为什么说能量收集是物联网的未来？

物联网能量收集系统与低功耗物联网应用方案密切相关。过去，为了延长设备寿命并减少电池更换次数，一些物联网设备往往会限制带宽和数据上传频率，大部分时间处于休眠或低功耗模式。但随着能量收集技术的成熟，物联网设备可根据环境变化灵活用电，在保证寿命和低运营成本的同时，丰富了物联网方案的功能。

根据 IDTechEx 研究，能量收集市场规模将从 2017 年的 4 亿美元增长到 2024 年的 26 亿美元。在物联网持续关注低功耗的趋势下，加上能量收集的能量源和技术日益丰富成熟，“低功耗 + 能量收集” 的技术组合将惠及越来越多的物联网应用。

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