實(shí)現使用清潔能源的幕后推手—能量采集技術(shù)

　　能量，廣泛存在于我們生活的這個(gè)世界，對于這些無(wú)形的能量的高效利用成為了這個(gè)時(shí)代的一個(gè)正在被廣泛討論和探索的領(lǐng)域。當然，能量采集和存儲的技術(shù)已經(jīng)不是很新，隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)設備和可穿戴設備的普及，這一技術(shù)的應用領(lǐng)域變得越來(lái)越廣泛?？梢钥闯?，隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，目前市場(chǎng)的注意力已經(jīng)轉向了微型能量的采集及應用。

　　ADI公司工業(yè)與能源事業(yè)部亞太區市場(chǎng)經(jīng)理 張松剛

　　但是目前來(lái)說(shuō)微能量采集技術(shù)并沒(méi)有得到真正的應用。ADI公司工業(yè)與能源事業(yè)部亞太區市場(chǎng)經(jīng)理張松剛認為：“最大的原因是如何管理與應用這些微能量。大家都知道用能量采集技術(shù)采集到的能量非常微小，很難直接應用，必須積少成多地把它們收集并管理起來(lái)，這也涉及到能量存儲及減小漏電流的問(wèn)題，需要有能連續存儲并極低漏電流的存儲器件，只有漏電流遠遠小于收集的能量，這些采集來(lái)的能量才有可能會(huì )被用到;一旦這些采集到的能量集中管理起來(lái)后，可以被用來(lái)驅動(dòng)一些短暫或脈沖型的負載;對于那些連續工作的負載就牽扯到另一個(gè)問(wèn)題，低功耗和超低功耗器件，只有這些超低功耗的器件的工作損耗與采集的能量及這些能量的管理達到平衡，微能量采集才能真正被廣泛應用。”

　　想要將能量收集起來(lái)進(jìn)行利用，關(guān)鍵是要解決兩方面的問(wèn)題，一是芯片自身低功耗，二是思考怎么樣提高轉換效率。針對這樣的兩個(gè)問(wèn)題，張松剛說(shuō)到：“大幅提高轉換效率很多物理定律及相關(guān)材料問(wèn)題，不是一個(gè)很容易解決的問(wèn)題，大幅度降低芯片自身的功耗及管理好采集到的能量則相對比較容易實(shí)現。”他繼續表示：“ADI目前推出了一款基于太陽(yáng)能的能量采集芯片--ADP5090，是一款非常好的解決方案。首先它具有極低的功耗(《300nA》并在很低的電壓(380mV)下即可啟動(dòng)工作;它可以管理采集到的微能量并給電池(鋰電池、薄膜電池、超級電容等)和電容充電，使之達到負載所需的工作電壓;可以支持突發(fā)性的射頻輸出或MCU，并支持第二個(gè)后備電池;對于如何提高太陽(yáng)能的轉換效率，該芯片特別設計了MPPT控制功能來(lái)保證太陽(yáng)能電池板能一直工作在最大功率點(diǎn)上，只需要手表盤(pán)大小的太陽(yáng)能電池板即可工作。”ADI的這款芯片可以應用于便攜式設備、無(wú)供電電源傳感器、無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊和可穿戴設備中。

　　張松剛認為，在能量采集系統的設計上，工程師需要從硬件角度出發(fā)，期間的選型非常重要，我們需要盡可能挑選低功耗的器件。他說(shuō)：“在硬件設計時(shí)應經(jīng)可能減少被動(dòng)器件保證更小的漏電流，包括低漏電流的電池或其它儲能器件。”對于軟件的設計他則表示：“要更多的考慮間歇式的工作以減小功耗并能保證有足夠的時(shí)間去存儲采集到的能量。”“在進(jìn)行能量采集系統設計時(shí)另外需要考慮的是不要只采用一種能量采集技術(shù)，而要在允許的條件下盡可能采用多種能量采集技術(shù)，以保證任何條件下都能正常工作。”他繼續補充道。

　　在能量采集技術(shù)和市場(chǎng)未來(lái)發(fā)展的趨勢上，張松剛認為太陽(yáng)能的能量采集將會(huì )較快地被應用到產(chǎn)品中，因為這一技術(shù)可以在任何有光的場(chǎng)合進(jìn)行利用，而且該技術(shù)目前已經(jīng)比較成熟，接受度高。當然，在能量采集技術(shù)的發(fā)展和普及過(guò)程中依舊會(huì )存在很多的未知數和挑戰，但是隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設備以及其他新興市場(chǎng)的不斷發(fā)展，能量采集這一技術(shù)會(huì )被應用在越來(lái)越廣泛的領(lǐng)域中。