SPV1050：意法半导体新超低功耗高能效能量回收及充电器

摘要
　　今天的物联网（IoT）是由数量庞大的安装在人类极难接近地方的远程传感单元组成，为保证业务不中断，降低检修成本，这些传感单元必须智能管理能源，完全自主运行。这些要求表明，能量回收及充电设计必须保证转换能效极高，充电管理适当，尽可能从环境提取更多的电能送到电池，以最快的速度贮存电能，而且不会损坏电池或缩短电池续航时间。
　　为满足这些技术需求，意法半导体推出了一款微型封装或裸片的超低功耗直流-直流转换器芯片，该芯片可用于太阳能光伏（PV）板或热电发生器（TEG），基于从能源提取电能优化技术的最大功率点追踪算法（MPPT），内置一个能效极高的电源管理模块，能够给任何类型的电池快速充电，或为微控制器、收发器、传感器等周边配套芯片提供电能；适用于室内外工作条件和非常小的温度梯度。通过提升系统集成度和可靠性，同时大幅降低系统组件总体成本，SPV1050表现出了基于无线传感器网络（WSN）的工业应用的核心产品的全部重要特性，这些工业应用包括工业生产控制、工厂自动化、环境和气候/楼宇监视、智能照明以及手机配件、便携设备、医疗设备、健身穿戴装置等消费应用。
　　
　　图1–SPV1050的目标应用
　　前言
　　SPV1050超低功耗高能效能量回收及充电器的最大输出功率约400mW，基于全桥全嵌入式DC-DC转换器，硬件可设为升压或降压转换模式，输入电压范围从75mV至18V，因此，适用于市场大多数热电发生器（低压高电流）和太阳能电池板（高压低电流），为使输入级阻抗与换能器输出阻抗匹配，还实现了一个高效的MPPT算法。
　　该功率点追踪算法根据环境变化条件实时更新最大功率点（MPP），其工作原理是通常每16秒对输入电压进行一次采样和记录，然后将采样暂存在一个外部电容器内，因此，可以定期更新内部MOSFET的开关占空比，以跟随VMPP算法，即使是在辐照、度热梯度条件极易变化时也是如此。开始时，通过一个外部电阻器的分压器，根据电源参数和典型工作条件，用户可以设置MPP功率点，如需要，还可以关闭MPPT算法。
　　为防止充放电过量，内部高精度逻辑模块通过一个外部电阻器分压器监视电池电压，因为电池调整电压可以设定在2.6 V到5.3V范围内，可满足任何类型电池充电限制（液态锂电池、聚合物锂电池、超级电容电池、薄膜固态电池、镍氢电池）。同时，根据所用电池的技术和拓扑，欠压阈值可设在2.2V到3.6V之间，这两个阈压值均可精确设定，精度为±1%。