Էներգիայի հավաքագրումը հիմնականում դիտվում է որպես էլեկտրամատակարարման մեթոդ էլեկտրոնային սարքերի էլեկտրամատակարարման համար, որոնք պետք է ավելացվեն սնուցման աղբյուրին կամ մարտկոցից բացի: Շատ դեպքերում, էներգիայի հավաքածուներ օգտագործող ծրագրերը հաճախ չունեն բավարար տարածք մեծ ծավալներ տեղավորելու համար: Տիպիկ օրինակները ներառում են կրելի տեխնոլոգիաներ, ինչպիսիք են ֆիտնես սարքավորումները և առողջության վերահսկման սարքերը, ինչպես նաև անլար սենսորային հանգույցները, ինչպիսիք են շրջակա միջավայրի կամ կառուցվածքի կարգավիճակի մոնիտորինգի ծրագրերը:
Սովորաբար, շրջակա միջավայրի էներգիայի աղբյուրներից, ինչպիսիք են արևային էներգիան, թրթռումները կամ ջերմաստիճանի տարբերությունները, հավաքված էներգիան պետք է արդյունավետ օգտագործվի անցումից, ուժեղացումից և ժամանակավոր պահեստավորումից հետո: Մեր օրերում էներգիայի հավաքման ծրագրերի և էներգիայի կառավարման ինտեգրալ սխեմաների կողմից ստեղծված մի շարք ընկերություններ գնալով աճում են: Բայց ճնշումը կանգնած է ՝ ապահովելու համար, որ այդ սարքերը բարձր ինտեգրված են ՝ բազմաֆունկցիոնալ աշխատանքը հեշտացնելու համար, և չափը պետք է հնարավորինս փոքր լինի: Կասկած չկա, որ սարքավորումների էներգիայի սպառումը ինքնին շատ ցածր է:
Այս հոդվածում կքննարկվեն արագ կրվող էլեկտրոնային սարքավորումների շուկաների մանրացման կարիքները և դրանց առնչվող կիրառությունները, և կքննարկվեն վերջերս BQ25570 լիցքավորիչը ինտեգրված բաք փոխարկիչներով և մի շարք նմանատիպ այլընտրանքներ և լրացուցիչ բաղադրիչներ: Այս հոդվածը կանդրադառնա TI- ի օգտագործողի ուղեցույցին, կբացատրի, թե ինչպես արդյունավետորեն օգտագործել սարքը ցածր էներգիայի, տարածության / քաշի սահմանափակման համար:
Ավելի շատ հնարավորություններ Այսօր ավելի ու ավելի կրելի սարքավորումներ են, որոնք հետևում են ֆիթնես պլանին `հետևելու առողջական վիճակին և ապահովելու առողջապահական պայմաններ և մատուցելու բժշկական ծառայություններ: Ինչպես դյուրակիր սարքերի մեծ մասը, այս միտումը կնպաստի սպառողների ակնկալիքներով սարքավորումների գործառույթների ավելացմանը: Եթե GPS սարքը ինտեգրված է սրտի զարկերի մոնիտորի վրա, հետևեք ձայնագրման մատանու համարին կամ վազքի երթուղուն, սրտի զարկերի մոնիտորը ավելի բարենպաստ կլինի: Ներկայումս առողջության մոնիտորինգի ժամանակակից սարքավորումները կարող են վերահսկել արյան ճնշումը, մարմնի ջերմաստիճանը, արյան մեջ թթվածնի պարունակությունը, սրտի հաճախությունը և ակտիվությունը:
Գծապատկեր 1. Էներգիայի հավաքագրումը կլինի հիմնական տեխնոլոգիաները կրելի էլեկտրոնային սարքերի բազմաթիվ կիրառություններում:
Ձախ. Սենսորիայի խելացի գուլպաները, որոնք հագեցած են ճնշման տվիչներով, կարող են Bluetooth- ի միջոցով շփվել ոտքերի օղակների հետ ՝ օգնելու նույնականացնել և բարելավել վազքի կեցվածքները (գարշապարը / ոտքը): Այլ սենսորները կարող են հետևել գրառումներին, արագությանը, սպառման կալորիաներին, բարձրություններին և հեռավորություններին:
Աջ. Fraunhofer Institute R&D Տարեցների խմբի կրելիք օժանդակ սարքավորումները կարող են մատուցել մի շարք ծրագրավորվող ծառայություններ, ինչպիսիք են դեղերի մասին հիշեցումները, առողջության մոնիտորինգը և շտապ օգնության կանչերը:
Անլար կապը հեշտացնում է հավաքված տվյալների փոխանցումը և պահպանումը `հետագա վերլուծության համար: Անլար տվիչների ցանցերը, որպես Իրերի ինտերնետի մաս, էական նշանակություն ունեն այնպիսի ծրագրերում, ինչպիսիք են խելացի շենքերը և շրջակա միջավայրի մոնիտորինգը, և այդ ծրագրերի բազմաթիվ սենսորների տվյալները պետք է հավաքվեն: Դրա շնորհիվ ինտեգրված տվիչներ, ռադիոհաճախականությունների սխեմաներ և ավելի ճշգրիտ միկրոկոնտրոլերներ ավելի ու ավելի են խելացի ժամացույցներում, կենսաչափական մոնիտորներում, ID պիտակների արտադրանքներում, սենսորային հանգույցներում և կրելի կամ հեռավոր այլ ծրագրերում:
Այնուամենայնիվ, նման բազմաֆունկցիոնալ սարքերը պետք է նախընտրելի լինեն, բացառությամբ մարտկոցի ողջամիտ ժամկետի, այն նաև պահանջում է թեթև քաշ, փոքր չափ և հարմարավետություն: Դիզայներները օգտագործել են էներգիայի հավաքման տեխնիկան `արդյունավետորեն օգտագործելու շրջակա միջավայրի էներգիան, ինչպիսիք են մարմնի ջերմությունը կամ քայլերը, որպեսզի մարտկոցը շարունակի լիցքավորվել: Որոշ սարքերում (օրինակ՝ իմպլանտացված սարքերում) հավաքված էներգիան էներգիայի միակ աղբյուրն է:
Հետևաբար, էներգիայի հավաքումը կարող է դիտվել որպես տարածական գործնական տեխնոլոգիա, որը կարող է օգտագործվել մարտկոցին այլընտրանք և կարող է հասնել ավելի փոքր ծավալի վերալիցքավորվող մարտկոցի: Ցանկացած սարքի համար, որը սնուցվում է մարտկոցից կամ մատակարարվող էներգիայից, էներգիայի կառավարումը շատ կարևոր է: Բարձր էներգիայի սպառման, սովորաբար անկանոն սնուցման միջոցով օպտիմալ կատարում և բարձր արդյունավետություն ապահովելու համար պահանջվում է որոշակի ճշգրտություն և ճշգրտություն: IC- ի մի շարք արտադրողներ թիրախավորել են այս շուկան, ներառյալ Advanced Linear Devices, Cymbet, Linear Technology, Maxim Integrated, Spansion, StMicroelectronics և Texas Instruments:
Էլեկտրաէներգիայի հին սերնդի համեմատ, նոր սերնդի սնուցման աղբյուրներն ավելի բարձր են, ծավալը ՝ ավելի փոքր, իսկ էներգիայի սպառումը ՝ ավելի ցածր: Տեսականորեն սարքը կստանա ստացված էներգիան, այնուհետև փոխակերպումը և/կամ խթանումը, և վերջապես այն անմիջապես կմատակարարի համակարգին կամ վերալիցքավորվող էներգիայի պահպանման սարքին: Որոշ նմուշներ կարող են նվիրված լինել էներգիայի պահպանման մի տեսակի, ինչպիսիք են գերկոնդենսատորը կամ լիթիումի իոնային կոճակը: Կան նաև այլ նմուշներ, որոնք աջակցում են էներգիայի պահպանման բազմաթիվ սարքերին: Նմանապես, որոշ նախագծեր կարող են նվիրված լինել էներգիայի հավաքման ձևին, և կան այլ նախագծեր, որոնք աջակցում են էներգիայի բազմաթիվ ձևերին:
Պետք է ուշադրություն դարձնել տարբեր ծրագրերի համար անհրաժեշտ գործարկման լարմանը: Որոշ ծրագրեր գործարկվում են մինչև 20 մՎ, սակայն գործառույթը կարող է սահմանափակ լինել, և լրացուցիչ լրացուցիչ բաղադրիչներ են պահանջվում էներգիայի բավարար կառավարում ապահովելու համար: Ավելի բարձր ինտեգրացիա ունեցող բաղադրիչները կարող են ունենալ ավելի փոքր չափսեր, իսկ ընդհանուր ստատիկ հոսանքը ՝ ավելի ցածր, բայց ավելի բարձր մեկնարկային լարումը կարող է պահանջվել, որպեսզի այն ավելի կախված լինի պահեստավորման էներգիայի ամենացածր մակարդակից: Որոշ սարքեր շատ նպատակային են՝ նվիրված ծայրահեղ ցածր էներգիայի սենսորային հանգույցներին: Մյուս սարքերը կաջակցեն մուտքային լարման ավելի բարձր մակարդակին `միկրոկառավարիչների սարքավորումների վրա հիմնված պահանջներին համապատասխանելու համար, սակայն էներգիայի հավաքման ծրագրերի համար այդ միկրո սարքերն իրենք շատ ցածր են:
Կարևոր է, որ էներգիայի կառավարման ԻՀ -ն պետք է լինի բավականաչափ ճկուն `ընդհատվող էներգիան և հավաքված էներգիան կարգավորելու համար (հաճախ անկայուն և հաճախ հավաքելով գումարը): Սա պետք է հաշվի առնել համակարգի նախագծման մեջ, այսինքն ՝ էներգիայի պահեստավորման բավարար հզորություն, անհրաժեշտության դեպքում հնարավոր է ապահովել մշտական էլեկտրաէներգիա: Սա մեծապես կախված է սենսորի ընթերցման հաճախականությունից, տվյալների փոխանցման քանակից և փոխանցման հաճախականությունից:
Բարձր ինտեգրում Texas INSTRUMENTS- ն առաջարկում է մի շարք ծայրահեղ ցածր էներգիայի միկրո սարքեր էներգիայի հավաքման ծրագրերի համար, ներառյալ էներգիայի կառավարման IC- ներ, անլար կապեր և միկրոկոնտրոլերներ: Ընկերության վերջին BQ25570- ը femto էներգիայի կառավարման լուծման բարձր ինտեգրված էներգիայի հավաքածու է: Այն համապատասխանում է էներգիայի հավաքման տեխնիկայի բոլոր չափանիշներին և էներգիայի սահմանափակման բոլոր չափանիշներին:
Սարքը կոմպակտ է ՝ օգտագործելով 3.5 x 3.5 մմ QFN փաթեթ 20 կապիչով, ծայրահեղ ցածր էներգիայի ստատիկ հոսանքը 488 NA է (բնորոշ արժեք), իսկ տրանսպորտի ռեժիմը: 1881.5 Ա: Բացի այդ, կա նաև BQ25570EVM գնահատման մոդուլ: Ապրանքների և կիրառման մասին մանրամասն տեղեկությունների համար դիմեք սարքավորումների բնութագրերին և գնահատման տախտակին օգտագործողի ուղեցույցին 2:
Սարքը դեռ պահանջում է արտաքին կոնդենսատոր և դիմադրություն, սակայն բարձր ինտեգրման պատճառով այն կարող է նվազագույնի հասցնել լրացուցիչ սարքավորումների կարիքը: Սարքն իդեալական է անլար սենսորային ցանցերի համար `հզորության և գործառնական պահանջներով, որոնք կիրառում են բարձր էներգիայի իմպուլսի հաճախականության մոդուլյացիա (PFM) խթանող լիցքավորիչ և femto power buck փոխարկիչ լուծումներ: Ստորև բերեք Նկար 2 -ը. Սարքը կարող է օգտագործվել տարբեր բարձր դիմադրողական էներգիայի հետ համատեղ, ներառյալ `ֆոտովոլտային (արևային), ջերմաէլեկտրական գեներատոր (TEG) և AC / DC ուղղիչ և պիեզոէլեկտրական գեներատորներ: Սառը գործարկման վիճակից սարքի DC / DC խթանման փոխարկիչ / լիցքավորիչի նվազագույն լարման նվազագույնը 330 մՎ է: Նրա վարկածը հիմնված է հետևյալի վրա. Մուտքային էներգիայի մատակարարումը ապահովում է առնվազն 5 μW (տիպիկ), իսկ բեռի փոխարկիչի ելքը `1 μA- ից պակաս արտահոսքի հոսանք (ներառյալ պահեստավորման տարրի արտահոսքի հոսանքը): Այնուամենայնիվ, խթանման փոխարկիչի ելքային լարումը աշխատում է աշխատելուց հետո հասնում է 1.8 Վ -ի, իսկ սարքի համար անհրաժեշտ 100 ՄՎ լարումը կարելի է ստանալ էներգիայի հավաքման աղբյուրից:
Բաքի փոխարկիչը սկզբում ձեռք է բերվում խթանող փոխարկիչի ելքից՝ մուտքային հզորություն ստանալու համար, այնուհետև կատարում է նվազման գործընթաց, և վերջապես ապահովում է ելքային փին ճշգրտման լարումը: Buck փոխարկիչն օգտագործում է PFM հսկողությունը `լարումը կարգավորելու համար, որպեսզի այն մոտ լինի օգտագործողի կողմից ծրագրավորվող դիմադրության լարման բաժանարարի սահմանած արժեքին: Ինդուկտորով անցնող հոսանքը վերահսկվում է ներքին հոսանքի հայտնաբերման սխեմայի միջոցով: Առաքման ռեժիմից ժամանակը մոտ 100 ms է, սպասման ռեժիմից ավելի արագ է սկսվում, բայց դա կախված է ելքային կոնդենսատորի չափից:
BQ25570- ը կարող է օգտագործվել տարբեր պահեստավորման սարքերի հետ, ներառյալ կոնդենսատորները, գերակոնդենսատորները, լիթիումի իոնային մարտկոցները և այլ քիմիական մարտկոցներ: Երբ համակարգը ցածր էներգիայի կամ քնի ռեժիմում է, կոլեկտորը կտրամադրի բավարար էլեկտրական էներգիա `պահեստավորման տարրը լիցքավորելու համար: Երբ էներգիայի կոլեկտորը չի աշխատում, մարտկոցը կամ կոնդենսատորը պետք է ունենան բավարար հզորություն `ամբողջ համակարգի բեռը սնուցելու համար: PFM անջատիչ լիցքավորիչի զարկերակային հոսանքը զտելու համար պահանջվում է համարժեք կոնդենսատոր `100 μF պահեստավորման տարր:
Ըստ TI-ի օգտագործման ուղեցույցի՝ մարտկոցի և գերկոնդենսատորի հիմնական տարբերությունն այն է, որ մարտկոցում քիչ են, և նույնիսկ որոշակի քանակությամբ լարման պակաս, և կա գերկոնդենսատոր: Համակարգի դիզայներները պետք է նշեն, որ կա զգալի արտահոսքի հոսանք, որը համարժեք է խթանիչ փոխարկիչի ելքի վրա DC բեռի:
Առավելագույն Power Point Tracking- ը (MPPT) վերաբերում է ֆոտոգալվանային բջիջի (70-80%) և TEG (50%) ամենահզոր էներգիային և կառավարմանը: Մարտկոցով աշխատող սարքավորումների բարձր էներգաարդյունավետության կառավարումը ներառում է ՝ մարտկոցի գերլարման և գերլարման պաշտպանություն, վերալիցքավորվող լիթիում իոնային մարտկոցի ավտոմատ ջերմային անջատում: Մարտկոցի կարգավիճակի ճշգրիտ մոնիտորինգը ևս մեկ կարևոր առանձնահատկություն է: Եթե համակարգը կարող է անցնել ցածր լարման վիճակի, անհրաժեշտ է նաև գործարկել բեռի հոսանքի անկման գործառույթը:
Այլընտրանքային սարքավորումներ և լրացուցիչ սարքավորումներ Ti- ի գործարկած BQ25504 և BQ25505 գործառույթները նման են, բայց հանդարտ հոսանքը 325 NA- ից պակաս է: Երկու սարքերը հագեցած են ինքնավար հզորության բազմաֆունկցիոնալ դարպասի շարժիչով, որը մի անգամ գործարկվել է, ինչը թույլ է տալիս համակարգին էներգիա ստանալ էներգիայի հավաքման աղբյուրներից և առաջնային մարտկոցներից ՝ ապահովելով, որ անհրաժեշտության դեպքում ապահովվի մշտական էներգիա, նույնիսկ երբ կոլեկտորը հասանելի չէ: նույնպես աշխատում է ճիշտ: Raայրահեղ ցածր ստատիկ հոսանքը շատ կարևոր է, երբ համակարգը պարունակում է անջատման անհնարինություն, այնպես որ մարտկոցի կյանքը կարող է երկարացվել:
Եթե չափը և քաշը խնդիր են, TI- ն խորհուրդ է տալիս BQ25100- ը, որն ավելի ցածր հզորությամբ մարտկոցի լիցքավորիչ է, որը հատկապես հարմար է միայնակ լիթիումի իոնային կոճակների համար: Սարքը ծածկված է 0.9 x 1.6 մմ WCSP- ով, ապահովում է մինչև 30 Վ մուտքային լարման, ինչը թույլ է տալիս արագ լիցքավորման հոսանքը ճշգրիտ վերահսկել 10 մԱ -ից մինչև 250 մԱ սահմաններում:
Լրացուցիչ սարքավորումները TPS82740A և TPS8274B buck փոխարկիչ մոդուլներն ապահովում են 200 մԱ ելքային հոսանք, փոխակերպման արդյունավետությունը `մինչև 95%, հանդարտ հոսանքը սպառվում է ընդամենը 360 NA, իսկ 70 NA- ն` 70 NA: 6.7 մմ2 փաթեթը պարունակում է անջատիչ կարգավորիչ, ինդուկտոր և I/O կոնդենսատոր: Ինտեգրելով բոլոր անհրաժեշտ պասիվ սարքերը ՝ սարքի ծավալը 75% -ով փոքր է նույն դիսկրետ լուծումից: TPS82740A- ն չափազանց ցածր լարման ծրագիր է, և TPS8274B- ն ունի «DCS Control» գործառույթը, որը հարմար է էներգիայի կառավարման համար, օրինակ ՝ Ti, օրինակ ՝ Ti- ի համար: MSP430 շարք:
Եզրակացություն Էներգիայի հավաքման տեխնոլոգիայի շարժական ծրագիր ընտրելու, էներգիայի կառավարման համապատասխան IC- ն ընտրելու համար դուք պետք է ուշադիր հաշվի առնեք համակարգի էներգիայի պահանջները, էներգիայի արտադրության ներուժը և էներգիայի պահպանման հզորությունը: Էլեկտրաէներգիայի տիրույթի ցածր ծայրերում (օրինակ ՝ անլար տվիչների հանգույցներ), կամ եթե TEG- ի կողմից արտադրվող էներգիան շատ փոքր է, սարքի ընտրությունը ավելի սահմանափակ է: Եթե փոքր չափը և թեթև քաշը լավագույն առաջնահերթությունն են, ապա ընտրեք ավելի բարձր ինտեգրում, օրինակ՝ այս հոդվածից մի քանիսը, գուցե լավագույն լուծումը:
Մեր մյուս արտադրանքը:
