ADP509无源供电为自供电能量采集技术构成传感器的发展新方向

随着数字化时代的来临，越来越多的企业开始采纳免电池的供电方案，在这个过程中能量采集技术是不可或缺的关键。此举不仅减少了污染物的产生，其节约的成本也非常可观。特别是在工业、农业、医疗等领域，物联网设备的快速增加势必会大量提高成本，而这种具备可持续性且拥有更高性价比的无源供电方案无疑更有优势，能帮助各行各业低成本完成数字化转型，进一步提高企业核心竞争力。能源收集技术是通过收集环境中的微能量进行发电，拥有极高的便利性，使得传感器将不再需要麻烦的、昂贵的步骤，如更换、连接主要电池以及电池相关的维护。从某种意义上说，与“低功率”不同，该技术可以说是实现的“零功率”。越来越多的传感器需要被部署到各种环境中，包括人迹罕至的荒原、气候恶劣的高山、海洋中，而电池供电方案越来越不能满足需要。对此，工程师们希望能够设计出更加“成熟”的传感器，在保证稳定运行的情况下，不需要频繁维护和更换电池。于是，可以自供电的能量采集技术成为了实现这款“成熟”传感器的关键。随着物联网的快速发展，越来越多的传感器需要被部署到各种环境中，包括人迹罕至的荒原、气候恶劣的高山、海洋中，而电池供电方案越来越不能满足需要。对此，工程师们希望能够设计出更加“成熟”的传感器，在保证稳定运行的情况下，不需要频繁维护和更换电池。于是，可以自供电的能量采集技术成为了实现这款“成熟”传感器的关键。能源收集技术的出现使得传感器将不再需要麻烦的、昂贵的步骤，如更换、连接主要电池以及电池相关的维护。从某种意义上说，与“低功率”不同，该技术可以说是实现的“零功率”。不难看出，直到高效率、低功耗集成电路的出现，电源电路等设备功耗大幅降低，能量收集技术这才开始进入实用阶段。作为能源采集技术领域的专家，ADI提供多种面向能量收集应用的高性能和低功耗IC，能够将来自环境的微能量高效率转换为稳压电压或为电池和超级电容器存储元件充电。

在这个过程中，低能耗环境下消耗最少电能且稳定可用的低功耗微控制器和换能器至关重要。目前这种能量收集器模块的现有实施方法如上图所示。它们通常由低性能分立器件配置构成，一般包含30个或更多器件，具有低转换效率和高静态电流，这些会导致终端系统的性能降低。由于高静态电流限制了能量收集源的输出最低限制，所以在给输出提供额外功率之前，它必须先克服自身运行所需的电流电平。ADI的3D ToF产品相当完整，包括ADSD3100这款1 MP CMOS，支持ToF的背光传感器；ADDI9036则是带可编程时序和V驱动器的CCD TOF信号处理器。此外，ADI还提供3D ToF开发平台，这款模块化的ToF解决方案基于行业标准的96Boards平台构建而成，可测量对象的X、Y、Z轴数据。ADI公司的原型制作3D ToF平台可用于软件和算法开发，利用该平台进行硬件设计，可加快工业、汽车领域的产品设计评估和实施。

自动极性、超低电压、升压型转换器和电源管理器LTC3109,LTC3109 是一款高度集成的DC-DC转换器和电源管理器。它可以从极低输入电压源收集剩余能量并进行管理，例如TEG、热电堆，甚至小型太阳能电池。其独特的专有自动极性变换拓扑使其能够使用低至30 mV的输入源进行操作，无论输入源是什么极性。然后，使用外部充电泵电容和LTC3109内的整流器来提升和整流每个变压器的二次绕组上产生的交流电压。机器人的传感器提供的信息可用于推断有关世界、机器人，以及机器人在世界中位置的信息。传感器可以提供简单的信息（例如，吸尘机器人上的简单碰撞传感器）或丰富、高度复杂的数据（例如，RGB-D相机，它提供彩色图像，以及每个像素的深度估计）。在理想情况下，传感过程可以使用物理定律（例如，光如何从物体表面反射）或有时使用简单的几何学（例如，立体视觉依赖于使用简单的三角测量来确定到物体的距离）来建模。这个整流器电路将电流输入VAUX引脚，为外部VAUX电容充电、然后是其他输出充电。内部的2.2 V LDO控制器可以支持低功耗处理器或其他低功耗IC。MAX20361能够在诸多空间严重受限的产品中支持太阳能充电，提供能源补充，进而有效延长设备的运行时间。与最接近的竞争产品相比，这款太阳能采集器将方案尺寸缩小至少一半。此外，与最接近的竞争产品相比，MAX20361的升压效率提升多达5％，提高收集能量，同时结合其自我调整MPPT技术，进一步提高整体系统的工作效率。主要优势包括最小尺寸，得益于器件本身的小尺寸优势，以及更小、更少的外部组件，为业界提供最小的太阳能收集方案；方案尺寸比最接近的竞争产品缩小至少50％。具高效率，高升压效率最大程度地提高能量收集，升压效率比最接近的竞争产品提高至少5％；自我调整MPPT技术与独特的能量收集电量计相结合，能够掌控实时效率以优化效能，进一步提高能量采集产能。ADP5091是一款智能集成式能量采集纳米电源管理解决方案，可转换来自PV电池或热电发生器(TEG)的直流电源。其提供有限采集能量（从16 μW到600 mW范围）的高效转换，工作损耗为亚μW级别。利用内部冷启动电路，调节器可在低至380 mV的输入电压下启动。冷启动后，调节器便可在80 mV至3.3 V的输入电压范围内正常工作。额外的150mA调节输出可通过外部电阻分压器或VID引脚编程。通过检测输入电压，控制环路可将输入电压纹波限定在固定范围内，从而保持稳定的DC-DC升压转换。在OCV动态检测模式和非检测模式下，输入电压的编程调节点允许最大限度地提取采集器的能量。

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