草丁图书馆

  1. 首页 > 生活百科 >

针对超低功耗应用的热能+RF能量混合采集电路设计

技术的发展速度之快无法想象 。从电子产品到计算机芯片 ， 技术进步令人惊讶 。因此 ， 我们发现自己被各种小型电子设备包围着 ， 无论是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴设备 ， 还是其它物联网设备 。但是 ， 有一个领域仍然缺乏进展 ， 技术突破也有延迟：电池的快速放电和其低电池容量 。鉴于此 ， 本文的重点是可再生能源 ， 和利用这些能源让这些设备进行自供电 。
本文所述解决方案旨在开发如热能和射频(RF)之类的两种可再生能源 。通过收集这两类能源 ， 有可能为超低功耗设备供电 ， 并影响物联网(IoT)市场 。
引言根据物理定律 ， 能量从一种形式转换为另一种形式时系统的总能量保持守恒 。经典的例子是 ， 两个台球碰撞产生了"能量声音"和在接触点产生的热量 。在这种情况下 ， 声音源自周围空气分子的振动 。这种振动在数学上可以表示为波 ， 但是对于人耳而言 ， 它表现为一种声音 ， 其强度与冲击力有关 。因此 ， 能量可以从一种形式转换为另一种形式 。
我们可以从不同的环境能源中获得能量 。
热能：我们周围的环境中温度和热流的差异无处不在 。典型示例包括来自汽车发动机的废热、来自地下的地热、炼钢厂或其它工业过程中的冷却水产生的热量 。热能可以通过热电发电机和一些电路转换为电能 ， 并将电能保存到存储设备中 。热能转化为电能的基本原理是 ， 热电发电机（TEG）将热流（温度差）转换为电能 。热电发动机没有活动部件 ， 通常尺寸很小 ， 非常适合低功耗嵌入式设备 。
RF能量：如今 ， RF能量代表了无线传感器网络中电源的重要来源；通过无线电力分配系统 ， 可获得一个特设基础设施 ， 能够通过单一传输源为由数百或数千个节点组成的整个网络供电 。
RF能量可以通过使用RF能量采集器转化为电能 。这些采集器把RF能量转换成电能 。如今 ， 我们身边到处都有由GSM、LTE、Wifi、无线电波等信号产生的RF能量 ， 而这些信号在任何商业、住宅和工业领域都存在 。
【针对超低功耗应用的热能+RF能量混合采集电路设计】研究和开发这些技术的真正挑战是恢复公共电信服务（如电视和无线电广播或移动通信）传输的电力 。
解决方案我们将使用BQ25570 IC来进行热能采集 ， 它能从热电发电机中提取微瓦至毫瓦的热能 ， 并且还具有一个功率管理系统 ， 该系统通过使用双重电路来提高电压 ， 同时能防止电池过度充电或爆炸 。
我们将使用P2110IC及其RF天线和前端来进行RF采集 。该IC可在频率为902 - 928 Mhz的频段微调 ， 也可以在其它频段运行 ， 但效率较低 。该波段的中心频率是2G ， 我们周围的任何地方都有此频率 ， 它能让我们在地球的每一个角落采集能量 。
通过结合这两个传感器 ， 我们可以利用这些能量让小装置或低功耗的可穿戴设备进行自供电 。这样 ， 我们就无需在一段时间后再为其充电了 。该方案可与超级电容器相结合 ， 实现全面超低功耗管理 。
RF和热采集电路的集成框图如图1所示 。

    推荐阅读


    上一篇：LTE Cat.1怎么突然火起来了？

    下一篇：拆解华为P40发现：只剩射频组件来自美国