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飛機結構運用能量收集實(shí)現方案

作者： 時(shí)間：2010-06-23 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò ) 收藏


一個(gè)電源良好比較器監視 VOUT 電壓。一旦 VOUT 充電至其穩定電壓的 7% 范圍內，PGOOD 輸出就會(huì )變高。如果 VOUT 從其穩定電壓下降超過(guò) 9%，PGOOD 將會(huì )變低。PGOOD 輸出設計成驅動(dòng)一個(gè)微處理器或其它芯片 I/O，而不驅動(dòng) LED 等較高電流的負載。

圖 4 所示電路利用一個(gè)小的壓電換能器將機械振動(dòng)轉換成一個(gè) AC 電壓源，該電壓源饋送進(jìn) LTC3588-1 的內部橋式整流器。它可以從小的振動(dòng)源收集能量，并產(chǎn)生系統電源，而無(wú)需使用傳統的電池電源。


圖4 將振動(dòng)或壓力源轉換成電流的LTC3588-1的電路原理圖

表1：熱源、電壓源兩種方法優(yōu)缺點(diǎn)比較


LTC3588-1 是一種超低靜態(tài)電流電源，專(zhuān)門(mén)為能量收集/低電流降壓型應用而設計。它可以直接連接到一個(gè)壓電或可供替代的 AC 電源，對電壓波形整流并在一個(gè)外部電容器中存儲收集的能量，通過(guò)一個(gè)內部并聯(lián)穩壓器泄放任何多余的功率，并通過(guò)亳微功率高效率降壓型穩壓器保持穩定的輸出電壓。

LTC3588-1 的內部全波橋式整流器可通過(guò)兩個(gè)差分輸入 PZ1 和 PZ2 接入，對 AC 輸入整流。整流后的輸出再存儲到 VIN 引腳處的電容器上，并可用作降壓型轉換器的能量庫。在典型的壓電產(chǎn)生電流的情況下，低通橋式整流器具有大約 400mV 的總壓降，壓電產(chǎn)生的電流通常為 10µA 左右。這種橋能夠攜帶高達 50mA 的電流。一旦在 VIN 上有充足的電壓，就啟動(dòng)降壓型穩壓器，以產(chǎn)生一個(gè)穩定輸出。

降壓型穩壓器采用遲滯電壓算法，以通過(guò)來(lái)自 VOUT 檢測引腳的內部反饋控制輸出。降壓型轉換器通過(guò)電感器將一個(gè)輸出電容器充電至略高于穩定點(diǎn)的值。它通過(guò)以下方法做到這一點(diǎn)：通過(guò)一個(gè)內部PMOS開(kāi)關(guān)使電感器電流斜坡上升至260mA，然后再通過(guò)一個(gè)內部NMOS 開(kāi)關(guān)使其斜坡下降至0mA，因此可高效率地向輸出電容器提供能量。它提供穩定輸出的遲滯方法降低了與 FET 切換有關(guān)的損耗，并在輕負載時(shí)保持輸出。降壓型轉換器在它切換時(shí)提供最小100mA 的平均負載電流。

結論

就能源選擇而言，在熱源和壓電源之間存在權衡問(wèn)題。表1總結了這兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

由于全世界都缺乏模擬開(kāi)關(guān)模式電源設計專(zhuān)長(cháng)，設計一個(gè)有效的能量收集系統一直都很難，如圖 1 所示。不過(guò)，隨著(zhù) LTC3108 和 LTC3588-1 的推出，這種狀況將為之改觀(guān)。這些器件幾乎可以從任何熱源或機械振動(dòng)源抽取能量，而熱源和機械振動(dòng)源在飛機環(huán)境中是常見(jiàn)的。此外，這些器件具有全面的功能并易于設計，因此它們極大地簡(jiǎn)化了能量收集鏈中難以實(shí)現的電源轉換設計。對于飛機狀況監視系統設計師來(lái)說(shuō)，這是個(gè)好消息，因為這些器件具有高集成度，包括電源管理控制和現成有售的外部組件，就形成完整能量收集鏈而言，這使它們成為最小、最簡(jiǎn)單和最易于使用的可用解決方案。
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