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智能城市中无线传感器网络的能量收集电源管理

2512931 2022-11-28 | pdf | 208.08KB | 次下载 | 免费

资料介绍

城市是物联网的完美环境。传感器可以用来为许多不同的应用程序提供有用的数据，相对较小的数据包意味着可以牺牲无线链路的比特率来降低功耗。这对于具有数千甚至数百万个节点的网络至关重要。世界各地的项目都在寻找从环境中收集能量为这些传感器节点供电的方法。太阳能、热能、振动能甚至射频能都被评估为能源。城市是物联网的完美环境。传感器可以用来为许多不同的应用程序提供有用的数据，相对较小的数据包意味着可以牺牲无线链路的比特率来降低功耗。这对于具有数千甚至数百万个节点的网络至关重要。世界各地的项目都在寻找从环境中收集能量为这些传感器节点供电的方法。太阳能、热能、振动能甚至射频能都被评估为能源。这不同于需要覆盖可能部署在数英里之外的传感器的远程广域网，例如蜂窝网络。这里无线链路的能量需求通常会排除能量收集源的使用。这不同于需要覆盖可能部署在数英里之外的传感器的远程广域网，例如蜂窝网络。这里无线链路的能量需求通常会排除能量收集源的使用。相反，基于城市的节点可能会使用一系列不同的低功耗无线协议，从 sub-GHz 低功耗远程网络 (LPWAN) 到 2.4 GHz 蓝牙智能和 ZigBee 技术以及专有网状网络。相反，基于城市的节点可能会使用一系列不同的低功耗无线协议，从 sub-GHz 低功耗远程网络 (LPWAN) 到 2.4 GHz 蓝牙智能和 ZigBee 技术以及专有网状网络。由于能量收集源具有可变的低电流，因此对电源管理单元 (PMU) 有高度专业化的要求，以便为无线收发器、微控制器和传感器供电。由于能量收集源具有可变的低电流，因此对电源管理单元 (PMU) 有高度专业化的要求，以便为无线收发器、微控制器和传感器供电。尽管 PMU 中的集成度越来越高，但此类无线节点的能量收集电源设计需要注意电容器和电感器以提供最佳功率。尽管 PMU 中的集成度越来越高，但此类无线节点的能量收集电源设计需要注意电容器和电感器以提供最佳功率。Analog Devices Analog Devices ADP5091ADP5091 PMU 可用于转换 6 µW 至 600 mW 范围内的直流电源，以应对无线传感器节点的光伏 (PV) 电池或热能发生器 (TEG) 的变化。这些设备为可充电锂离子电池、薄膜电池、超级电容器或传统电容器等存储元件充电，为传感器提供稳定的电流。这也可以提供收发器将数据发送到本地网关所需的更高功率。 PMU 可用于转换 6 µW 至 600 mW 范围内的直流电源，以应对无线传感器节点的光伏 (PV) 电池或热能发生器 (TEG) 的变化。这些设备为可充电锂离子电池、薄膜电池、超级电容器或传统电容器等存储元件充电，为传感器提供稳定的电流。这也可以提供收发器将数据发送到本地网关所需的更高功率。该设计的一个关键要素是内部冷启动电路，因此稳压器可以在低至 380 mV 的输入电压下开始工作。冷启动后，稳压器可以处理 0.08 V 至 3.3 V 的输入电压范围，另外一个 150 mA 稳压输出可以通过外部电阻分压器或图 1 中的 VID 引脚进行编程。该设计的一个关键要素是内部冷启动电路，因此稳压器可以在低至 380 mV 的输入电压下开始工作。冷启动后，稳压器可以处理 0.08 V 至 3.3 V 的输入电压范围，另外一个 150 mA 稳压输出可以通过外部电阻分压器或图 1 中的 VID 引脚进行编程。图 1：ADP5091 可以处理可变的低能源，例如光伏太阳能电池板和热能发电机。图 1：ADP5091 可以处理可变的低能源，例如光伏太阳能电池板和热能发电机。当与 PV 电池一起使用时，控制器将输入电压纹波保持在固定范围内，以在最高效的点保持稳定的 DC-DC 升压转换。动态传感模式允许从采集器中提取尽可能高的能量，并具有可编程的最小操作阈值，以便在低输入条件下快速关闭。当与 PV 电池一起使用时，控制器将输入电压纹波保持在固定范围内，以在最高效的点保持稳定的 DC-DC 升压转换。