能量采集设备为设备增加了电力的再引入

可穿戴设备、小型移动设备以及任何需要持续运行时间的设备都可以从能量收集能力中受益。这可以用来延长电池寿命或在主电源断开时提供一个有用的备用电源。可能的应用场景包括物联网设备、军事装备、传感器网络，甚至是自动驾驶车辆。

如果您正在寻找维持运行时间、充电/延长电池寿命，或甚至创建一个主要电源，您将需要在三种主要的能量收集技术之间做出选择。正确的技术将取决于设备将被部署的环境，但谨慎使用这些设备可以为您的设备提供额外所需的电力。

PCB和小型电子设备的能量收集方法

就像现代发电技术一样，所有能量收集设备都将某种普遍存在的能源转换成电力。在较小的电子设备中，最新的能量收集技术旨在将机械能、热能或背景电磁能转换为电能。然后，这种电力可以用来给电池充电，或者存储在电容器中。

当在一个使用无线电波进行设备间通信的环境中工作时，有时那些额外的RF能量基本上被浪费了。使用全向天线进行通信会将RF能量四处散播。收集这些额外能量的设备可以用来延长电池寿命，同时保持移动性。

如果您正在使用的设备产生大量的废热，您可以利用这些废热通过利用塞贝克效应为电子设备供电。热电发电机广泛可用，且适用于为小型电子设备供电。这些发电机的效果取决于热源与周围环境之间的温度梯度，选择合适的热电发电机时应考虑这一点。

最后，您可能有一个设备将被安装在某个产生一些机械振动的系统附近。您可以使用压电发电机将这种机械能转换为电能。

一个热电发电机模块

选择能量收集设备时需要考虑的参数

如果您计划在下一个设备中包含一个RF或微波能量收集模块，您需要考虑模块的频率带宽。大多数模块具有狭窄的带宽，并且在定义的带宽之外将具有低功率转换效率。然而，如果您想在更广泛的频率范围内进行能量收集，您可以使用具有不同频率响应的多个模块。您还需要考虑接收天线的输入阻抗和布局要求，以避免传输线效应和馈入损失。

热电发电机在特定的温度范围内最为高效。虽然这些设备收集的电流取决于设备热侧和冷侧之间的温度梯度，但存在一个点，这些设备的电响应变得非线性。超过额定的最大温度和温度梯度并不会从发电机产生显著更多的电流。相反，输出电流将在某个最大值处开始饱和。

压电发电机一旦振动幅度超过某个值，也会有类似的非线性响应。它们还有一个定义的响应带宽，提供最大功率转换效率。在选择压电发电机之前，应仔细检查这些设备将被使用的振动环境。值得庆幸的是，大多数压电整流/调节模块的带宽比压电本身的带宽要宽得多，所以在选择模块时你将有一定的自由度。

Powercast, P1110B

P1110B是一个模块，它收集背景RF信号并将其转换为直流电压。这个表面贴装的集成电路具有小尺寸，非常适合在小型PCB上使用。该接收器在902-928 MHz频段可以达到70%的转换效率，尽管该模块仍然可以在此带外收集能量。

输出功率可以直接用来给电池充电，而不是储存在电容器中。在PCB上放置此模块时，确保设计你的RF馈线为短的50欧姆迹线，以确保阻抗匹配并防止馈入损失。RF输入天线和馈线应与地平面隔离。

P1110B将RF能量转换为直流电，并将能量提供给连接的存储元件。当存储元件上的可调电压阈值达到时，P1110B自动停止充电。可以使用微处理器从组件获取数据，以改善整个系统的操作。

P1110B数据手册第8页的典型应用电路

Linear Technology, LTC3588EDD-1PBF

LTC3588EDD-1PBF专为收集和储能应用而设计。这款紧凑的集成电路作为压电能量收集应用的整流器和电压调节器。LTC3588-1通过压电元件收集环境振动能量，并将整流输出存储在一个电容器中。更高频率的振动将输出更大的电流，其中适度的kHz振动将产生mA级的电流。

LTC3588-1...旨在直接与压电或替代A/C电源接口，整流电压波形并在外部电容器上存储收集的能量，通过内部分流调节器泄放任何多余的功率，并通过纳瓦功率、高效率、同步降压调节器维持稳定的输出电压。

在LTC3588EDD-1PBF数据手册的第12页找到

Linear Technology, LTC3107

LTC3107是一个封装在IC中的小体积热电模块。与其为整个系统供电，这款IC被设计为电池扩展器。该模块通过热电发电机收集能量，并输出额外的电流，从而减少对电池的需求。

可以使用小型升压变压器来管理来自热电发电机的电源输入。这个设备充当了一个紧凑的充电收集器和电压调节器的双重角色。这款IC的电池电压范围为2至4V。典型的应用示例包括碱性电池、3V锂硬币电池或3.6V Li-SOCl2电池。

LTC3107是一款超低输入电压升压DC/DC转换器和电源管理器，用于延长低功耗无线传感器和其他利用原电池的低功耗应用的电池寿命。LTC3107智能地管理从TEG（热电发电机）等来源收集的能量，以服务于输出，同时最小化电池耗电，从而最大化电池寿命。

在LTC3107数据手册的第1页找到

这里还有一类未提及的能量收集设备：光伏。可用于电力电子的光伏组件数量如此之多，以至于它值得更多的关注。如果你想补充或完全替换你的直流电源，使用光伏电池是为你的下一个电子设备供电的绝佳选择。

当你将合适的收集模块与合适的调节器配对时，你可以大大提高你的下一个电子设备的运行时间。一些能量收集模块的评估板可用，使得为你的下一个产品构建原型变得容易。如果你正在考虑为你的下一个电子设备添加能量收集和存储能力，你可以通过我们的相似部件推荐找到合适的选项。

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