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基于超低耗微控制器LC87F7932的电路设计

2019-09-24 07:12 次阅读

近年来,能量采集主题在电子设计界内引起了极大的兴趣。通过该程序能够捕获、采集到少量能量,然后被电子设备元件所使用,能够完成简单的任务,而不需在系统设计中嵌入常规电源。但是,为了有效实施,在规定的组成部件以及系统布局方面,该系统需要以最大可能的效率水平进行操作。下文将讨论多项技术难题,并说明创新性数字、模拟和电源管理pk10开奖结果半导体技术在克服这些技术难题方面是如何发挥关键作用。

目前,使用能量采集(或挖掘)技术的应用包括楼宇自动化系统、远程监视器/装置,以及无线网络。由于采集技术不依赖于常规的电源形式,因而具有两个关键的生态效益。首先,它不会导致化石燃料储量耗竭;其次,不会加剧程度(原因是不会产生碳排放,也不用一次性)。除了省去接线或需求以及由此产生的便利性,原始设备制造pk10开奖结果(OEM)和系统集成商此类实施的实际优势在于,一旦安装到位,由于没有费用单或要求跳闸以更换电池的高额费用等,其实际上没有日常运转费用。

采集所需能量

从环境中采集能量的方法很多(取决于最适合具体应用设置的方法),产生的功率水平通常在10 µW至400 µW范围内。在使用的机制中,存在温度差、动力(通常通过振动pk10开奖结果运动)、太阳能、压电效应、热电效应和电磁效应。但是,太阳能有可能成为例外,能量采集是“免费”能量的观点不完全准确。基于振动或热梯度的能源利用该系统的大量能源垃圾,因此需要纳入维修和维护成本。

现实世界应用的能源范围指示

通过采集程序产生的电源可有很多种用途,例如:

(楼宇自动化)-用于打开或关闭开关的力足以产生数毫焦(mJ)的能量,以运行无线传输器,发送一个信号来驱动门插销或灯。由于不需要接线,该方法便于操作且美观实用。

温度传感器pk10开奖结果(楼宇自动化)-环境空气与加热器之间的温差能够提供所需电源,采用无线方式将温度数据发回至调节系统。

空气调节(楼宇自动化)-通过电磁感应pk10开奖结果,可以利用空气调节系统管道的振动产生的电信号,也能够通过该信号控制空气调节。

远程(工业/环境)-可以是无人监控的气象站、化工厂气体传感系统或海啸报警系统。一块太阳能电池或小型风力涡轮机就可提供所需能量。

医学植入体(医疗保健)-例如血糖监测仪,通过热量或身体运动。放在病人皮肤上的低功耗无线收发器将数据反馈至中枢,且无需任何电池(以此提高病人的舒适度,并降低产生的不便)。

pk10开奖结果 手表(消费者)-能够使用太阳能或动能运行无电池的器。

pk10开奖结果 轮胎气压监测(TPMS,自动的)-使用表面声波(SAW)传感技术,能够避免因安装支持每个车轮上温度/所需的电池和复杂电子设备而产生的问题,以此降低材料清单费用和所需的工程资源。

系统设计要素

仅电源的µW发挥作用时,尽可能对其充分利用显然至关重要。工程师需要努力工作以避免损耗。这涉及硬件和软件的考量,能够通过实施高效的组成部件以及确保完全的设计优化来实现。电子系统必须由低压组成,并提供电源智能管理。由于这些系统操作的偶发性,很多情况下,采集能量的时间与随后应用能量的时间之间没有直接关系,也可能需要考虑能量储存。使用的储存方法必须为低压,具有高充电电流和中等放,也可能没有自放电能力。位于系统中心的数字,必须能够提供远大于处理器的性能,以完成系统任务,同时能够支持低压操作,确保不超过功率预算。另外,集成电路必须足够划算,确保其实施不会对系统的总体费用产生太大影响,否则该系统将由于标价过高,而无法证明已探讨的很多能量采集应用中的部署是合理的。

通常,如果需要提升性能水平、获得更大的优化或提高集成度,OEM将考虑采取定制方法,并从项目开始时与特定应用集成电路(ASIC)供应商接洽。但是,由于这种方法要求大量的前期金融投资以支付NRE成本,因此通常不可行。其后必须有足够高的单位体积以收回投资。很多能量采集应用没有足够大的单位体积构成以采用该方法,但是相反,如果沿用仅将现成部件结合在一起的方法,工程师就不太可能最大化系统的效率。更加糟糕的是,开发程序有可能要求大量时间和工程资源。

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