專(zhuān)業(yè)的PMIC滿(mǎn)足能量收集需求

需要有效的電源管理需要的，因為大多數的環(huán)境資源不規則的能量輸出的能量收集應用程序特定的緊迫性。因此，電源管理IC(PMIC的)在管理收獲能量輸出和提供電壓和電流要求的水平的重要作用。對于被控建筑能量采集設計，集成的電源管理功能，可往往意味著(zhù)相對簡(jiǎn)單的增加可以從制造商，包括在其他模擬器件，Intersil公司，凌力爾特，德州儀器，專(zhuān)業(yè)化的PMIC工程師。

能量收集可提供功率的幾乎永久源，但變化從環(huán)境來(lái)源能量需要小心管理的電壓和電流輸送到負載。同時(shí)，在電子產(chǎn)品中使用的傳統的PMIC提供一套廣泛的功能，通常不需要簡(jiǎn)單的能量采集設計是和會(huì )增加不必要的負擔已緊張的功耗預算。

能量采集的PMIC并不比它們的通用同行不太復雜的設備，但是這些設備的設計，以提供一組所需的這些應用的功能更有限。不像在更傳統的應用程序中的電源管理要求，能源采集PMIC的，至少，需要從非常低的能源，管理電力和可用的水準，從而穩定電壓的能力。由于能源的波動(dòng)會(huì )導致功率電平下降到低于可用的水平，這些設備通常還需要提供“電源就緒”的信號，表明當穩壓輸出超過(guò)某一最小閾值。除了這些基本功能，PMIC的用于能量采集的設計提出了一套專(zhuān)門(mén)的特性和功能調整，以這些應用程序。

雖然設計為靶向能量采集應用中，德州儀器TPS65290是一個(gè)多模PMIC不僅能夠在能量收集而且其他的低功耗設計(圖1)的尋址范圍廣泛的功率管理要求。其片上特性使該器件能支持廣泛的系統負載情況，從一個(gè)微安的分數到幾百毫安。片上功能包括一個(gè)非常低的靜態(tài)電流始終保持接通電源，具有500 mA降壓/升壓轉換器，150 mA的低壓降穩壓器，和八個(gè)配電開(kāi)關(guān)。其集成的可編程輸入電壓監視通過(guò)允許沒(méi)有主機處理器的介入連接不同的電源塊和開(kāi)關(guān)和斷開(kāi)支持能量采集的設計，尤其如此。此外，TPS65290集成電阻分壓器，I2C上拉電阻，SPI下拉電阻，升壓/降壓補償，并且產(chǎn)生一個(gè)中斷拉電阻。因此，工程師通常只需要添加少量的外部電容器和電感器提供能量收集應用提供一個(gè)全面的多軌道的解決方案。

德州儀器TPS65290圖片

圖1：專(zhuān)業(yè)的PMIC如德州儀器TPS65290提供的功能集，旨在滿(mǎn)足對電源管理的要求沒(méi)有進(jìn)一步的負擔過(guò)重緊的功率預算的超低功耗能源采集設計。 (德州儀器提供)

設計人員還可以找到許多內置專(zhuān)門(mén)提供設備能力和更具體的能量采集源需求之間的緊密匹配的PMIC的。例如，Intersil的ISL1801是專(zhuān)為太陽(yáng)能能量收集，并能夠在降壓，升壓或降壓 - 升壓拓撲結構進(jìn)行操作，以最大限度地利用太陽(yáng)能電池陣列的輸出能量。在它的電源管理功能，該PMIC集成了兩個(gè)開(kāi)關(guān)穩壓器，VR1和VR2(圖2)。能夠被直接連接到輸入電壓高達90伏，VR1提供穩定的電壓VR2，這又可以用來(lái)提供一個(gè)調節電壓供應MCU或其他外部電路。它的電源良好信號(PGOOD2)表示VR2輸出電壓所需的操作水平之內。

Intersil的ISL1801的圖像

圖2：更專(zhuān)門(mén)的PMIC，如Intersil的ISL1801，著(zhù)眼于匹配到特定能量采集應用如太陽(yáng)能電池陣列的功率管理功能。 (Intersil公司提供)

雖然諸如TI的TPS65290與Intersil的ISL1801設備為能量收集提供的專(zhuān)用電源管理支持，設計人員還可以找到嵌入專(zhuān)門(mén)的能量收集IC，例如凌力爾特的LTC3108和LTC3588-2，其中包括先進(jìn)的電源管理功能。

凌力爾特LTC3108的電源管理是基于升壓拓撲結構，使裝置收集能量來(lái)源低至20毫伏。隨著(zhù)一個(gè)2.2 V LDO輸出供電的外部MCU中，LTC3108的主要調節的輸出是用戶(hù)可編程的，以4個(gè)固定電壓之一，以權力的其他應用電路。正如在這個(gè)類(lèi)中大多數設備中，LTC3108提供一個(gè)電源良好指示信號主輸出電壓范圍內調節。

其他能量收集設備，如線(xiàn)性技術(shù)LTC3588-2擴展這些功能，結合的電源管理功能與需要充分收獲交流輸出由壓電元件產(chǎn)生的功率調節功能。凌力爾特LTC3588-2用一個(gè)高效率降壓轉換器(圖3)集成了一個(gè)全波橋式整流器提供這些更廣泛的功能。隨著(zhù)片上參考和欠壓鎖定(UVLO)功能，該LTC3588-2集成一個(gè)比較器產(chǎn)生一個(gè)電源良好信號時(shí)，該設備達到由工程師編程的具體輸出電壓電平。

凌力爾特LTC3588-2圖片

圖3：更專(zhuān)業(yè)的能量采集裝置同時(shí)結合了電源管理和功率調節功能，如全波橋式整流器集成在凌力爾特LTC3588-2。 (凌力爾特公司提供)

光伏電池生產(chǎn)他們的最佳的功率輸出在一個(gè)特定的點(diǎn)叫上自己的IV曲線(xiàn)的最大功率點(diǎn)(MPP)。制造商提供了一個(gè)額外的類(lèi)能量收集器IC，包括處理這些額外的電源管理要求所需的能力。例如，所述的凌力爾特LTC3105集成維持從上述用戶(hù)可編程的MPP控制閾光伏電池的輸入電源電壓的MPP控制器。該器件采用專(zhuān)有技術(shù)，自動(dòng)調節峰值電流限制，以保持在操作，最大限度地從源頭上輸出功率電平。

德州儀器(TI)設計了SM72442控制器的SM72295全橋驅動(dòng)器工作，以從太陽(yáng)能電池板優(yōu)化能源收獲。集成到SM72442控制器，最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)算法監視輸入電流和電壓，并控制PWM占空比以保持以最大化來(lái)自光伏模塊的輸出能量所需要的MPP設定點(diǎn)。以保持工作在MPP，該設備使用它的片上8通道，12位模擬 - 數字轉換器(ADC)，以感測輸入和輸出電壓和電流。

最后，生產(chǎn)廠(chǎng)家解決許多專(zhuān)門(mén)的能量收集應用程序需要的電池管理。面臨著(zhù)在周?chē)哪芰炕蚍逯惦娏餍枨蟮拇蠓秶▌?dòng)，工程師常常需要補充能量采集的設計與能量?jì)Υ嫜b置，如超級電容器或可再充電的鋰離子電池。設備，如ADI公司的ADP5090，凌特LTC3331和德州儀器BQ25505集成的能量收集，電源管理，并且需要在這些應用中的電池管理功能的全面補充。例如，ADI公司的ADP5090提供一個(gè)集成的電源路徑管理控制模塊可以自動(dòng)切換從能量采集電路，充電電池，甚至是原電池(圖4)電源。

ADI公司ADP5090圖片

圖4：設備，例如ADI公司的ADP5090結合能量收集，電源管理和電池充電功能，簡(jiǎn)化電池備份環(huán)境中的供電設計設計。 (ADI公司提供)

結論

在能量采集設計，電源管理在提供穩壓電源，盡管波動(dòng)的環(huán)境，能源特別重要的作用。雖然專(zhuān)業(yè)的PMIC提供的功能調整為能量采集的設計，許多專(zhuān)用的能量收集IC包括集成的電源管理功能作為其功能的一部分。使用這些能量收集的PMIC和專(zhuān)用集成電路，工程師可以容易地與另外的部件的最少數量的增加相對復雜的功率管理功能。