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自适应能量采集PMIC有助于构建环保的自动互联设备

发表时间:2024-04-03 16:57:23 浏览:19

在拥有成百上千个传感器或 ESL 的大型系统中,适当更换、回收或处理耗尽的电池需要耗费大量的人力和物力。这对此类技术的采用产生了负面影响。因此,为了尽量减少更换电池的次数,用户别无选择,只能接受这些设备提供的较低性能水平。例如,工厂或智能楼宇运营商可能会对传感器进行编程,使其每小时只提供一次环境温度读数,而不是更有规律地提供读数,从而最大限度地延长设备在睡眠模式下的时间,帮助最大限度地减少对电池的消耗。然而,在其他便携式应用中,牺牲性能不被接受,例如电视遥控器,在其使用期限内不可避免地需要多次更换电池。


此外,电池处置不当还会对环境造成严重影响。例如,欧盟欧洲统计局的数据(废物统计 - 回收的电池和蓄电池,2023年1月)显示,2020 年售出的便携式电池和蓄电池约为 22.9 万吨,而回收利用的仅有约 9.9 万吨。这些设备会产生大量有害废物,通常被丢弃在有害垃圾填埋场,对环境造成威胁。


由于固有缺陷能量收集装置尚无法取得成功


通过能量采集技术收集环境能量并将其用于电子设备供电有望攻克这些限制。能量采集量大于消耗量的应用可以实现完全的能量自主,但到目前为止,有两个主要因素限制了其应用。首先,现有产品尺寸较大,材料成本高。这些产品使用 DC-DC 转换器,附带一个体积庞大且价格昂贵的电感器,然而,这样的设计存在问题,因为许多物联网设备的外形尺寸无法容纳电感式开关转换器。其次,由于环境能量的可变性(如光照强度的波动),这些解决方案需要复杂的定制才能达到最佳功率转换效率,也就意味着应用并非易事。


Nexperia的能量采集 PMIC可将板面积缩小达 20 倍


图 1 显示的是 Nexperia 的 NEH2000BY 高性能 PMIC,它可以利用从环境中采集的能量为电池充电。该 PMIC 专门为光伏(PV)采集器进行了优化,但可以与符合其输入电压范围的任何其他采集器集成。针对特定应用,NEH2000BY 会采用自适应算法,以优化将采集的能量转移至电池的方式。这样,设计人员可以在不影响性能的前提下,开发出在使用寿命内无需更换电池的物联网设备。


这种独特设计的另一个显著优点在于,它仅使用了三个微小的外部电容器,而没有使用电感器。这大大简化了 PCB 设计,同时显著减小了板尺寸和 BOM 总成本——总组装面积仅为 12mm²。此外,这使得能量采集设计更加简单明了,尺寸较现有解决方案缩小 20 倍,而且无需针对个别应用进行手动优化。