分享能量采集技术和应用

作者：Greg Quirk 贸泽电子

能量采集行业一直发展迅猛。预计到2020年，能量采集元件市场将由2009年时的7950万美元发展为超过40亿美元的规模，年平均增长率超过73%，这将是一个重大的突破。在当前市场中处于领先地位的主要是欧洲、北美、日本和中国市场。

公司选择投资能量采集市场的原因有很多，其中有一些便是为了降低电力系统相关的成本。而根据系统的使用寿命，即使没有回收的能量不显著，但是从长远来看，使用能量采集所需的前期成本也是一定有回报的。

使用可替代能源是延展工业系统使用寿命的一种方法。使用不同类型的能源便可将应用设备放置在难以触及的区域，并在不需要维修的情况下运行更久的时间，且不必改变系统电池或固线的能量。

能量采集最为关键的应用之一便是无线传感器。无线传感器在很多领域已经进行了开发，尤其是智能仪表行业。但随着技术的发展，应用趋势逐步上升，使用能量的新方法便应运而生。

但不管选择何种方式，创造的能量都需要进行储存。能量储存非常必要，因为能量的生成存在一定的波动。存储设备包括：低成本和峰值功率电容器、高能量输出和快速充电时间的效率电容器及持续功率分布电池。像Cymbet Electronics公司的 EnerChip CBC 3150薄膜封装电池能够按照系统的需求进行能量存储。该薄膜电池功率为50uAh，拥有综合电池管理能力。

TI能量采集应用范例

光伏太阳能电池板

光伏板，或者说太阳能电池板，是最常见的替代能源之一。这种能量采集方法在很多应用程序中均有使用。最为常见基础的应用便是计算器。将光伏板放置在阳光下，太阳光便可转换成能量，并储存在电池中。

美国德州仪器公司的eZ430-RF2500-SHE是一款开发工具，旨在帮助设计者将此类技术应用到无线网络中。该工具包基于超低功耗的MSP430 MCU，且包括一个Cymbet的太阳能电池板。优化电池板使其在低强度荧光照明到电力无线传感器应用程序中都可操作自如。

射频能量

光伏电池板的可替代方式便是将射频能量转换成可用的电能。这比太阳能有更多的优势，因为当日照不佳时，它仍能供给能量。这种技术以往常被用在无线射频识别（RFID）系统中,但也可用于其它开发。其生成能量的方式独特，它利用射频能量充电，使系统可以放置在任何2.4GHz信号能到达的位置。而如果你家里拥有无线网络，那么这意味着它几乎可以放置在家中的任何地方。

想使用此类技术的公司可使用现有的开发工具包，如：Powercast Lifetime Power能量采集开发工具包。该工具包包括由Powercast P2110功率采集接收器驱动的射频接收器板、915 MHz的射频发射器及无需电池供电便可运行的无线传感器板。工具包收集的能量则储存在超级电容器中。

热电采集装置

发电的第三种方式便是使用热电能源，即热量。通过加热发电。由于发电量通常较低，可使用此种方式有效吸收使用其它方法浪费的能量。

Micropelt公司TE-Power PROBE热电采集能源可创造高达4.5V足够充足的热量，足以有效地供电容器或薄膜电池充电。由于存在75℃的温差，工具包可以产生高达10mW的能量，相当于30节AA电池产生的能量。

压电电源

生成微电的最后一个方法便是对物体施加压力。例如，在人行道上放置薄层材料，当行人步行时接触到薄层材料，便会由此产生压电电源。有关压电电源有一个新奇的想法，即仅按压按钮便可生成传输红外信号所需的电能，由此进行远程控制。

小结

微能量采集可能不会产生大量的电力，但却足以补偿甚至取代传统的供电方式。根据环境条件筛选合适的可替代能源以优化发电则尤为如此。若想了解最新发布的微能量采集技术和产品，请访问Mouser的能量采集主页和产品信息中心。