隨著近年來物聯(lián)網(wǎng)的快速建設與大范圍部署，新型微控制器、無線射頻和傳感器等產(chǎn)品和相應技術成為支撐物聯(lián)網(wǎng)整體架構的必備要素。摒棄了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸和電源線纜，物聯(lián)網(wǎng)設備接下來需要力克的一個重要問題則是“如何實現(xiàn)自我供電”。眾所周知，能量是無處不在的，因此解決問題的關鍵不在于如何產(chǎn)能，而在于如何儲能。越來越多的半導體公司也開始有動力開發(fā)更有效的能量收集芯片、技術和解決方案，借此能夠使整個產(chǎn)品在生命周期中可以實現(xiàn)持續(xù)使用，但是挑戰(zhàn)也隨之而來，到底該如何找到采集和儲存能量的最優(yōu)方法？

       “很多公司都在投入開發(fā)能量采集芯片，產(chǎn)生了很多創(chuàng)新技術；在這個細分領域中，我感覺遇到的問題是想要將收集到的能量真正排上用場，既需要解決芯片自身低功耗的問題，還要考慮如何大幅提高轉(zhuǎn)換效率，這對能量采集芯片設計提出了新的挑戰(zhàn)?！眮碜匀蝾I先的半導體公司ADI的工業(yè)與能源事業(yè)部亞太市場經(jīng)理張松剛先生同樣對能量采集技術開發(fā)過程中所存在的挑戰(zhàn)表示認同。

ADI公司工業(yè)與能源事業(yè)部亞太市場經(jīng)理 張松剛

若想尋找最優(yōu)的能量采集方式，首先需要考慮的問題應該是如何管理與合理應用微能量？這也是ADI公司極力攻克的問題。在張松剛先生看來，現(xiàn)在能量必須積少成多地收集并合理管理起來，其中就涉及到能量存儲以及見效漏電流的問題，需要有能夠連續(xù)存儲并極低漏電流的存儲器件，只有在漏電流媛媛小于所收集能量的情況下，這些采集的能量才有可能被應用到實際場景當中，一旦這些采集到的能量集中管理起來后，可以被用來驅(qū)動一些短暫或脈沖型的負載；對于那些連續(xù)工作的負載就牽扯到另一個問題，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。

針對能量采集芯片的挑戰(zhàn)，對于大幅提高轉(zhuǎn)換效率很多物理定律及相關材料問題，不是一個很容易解決的問題，大幅度降低芯片自身的功耗及合理管理所采集的能量則相對比較容易實現(xiàn)。張松剛先生針對于此以ADI的最新解決方案展開示例介紹：“ADI目前推出了一系列基于太陽能的能量采集芯片--ADP5090/5091/5092，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，并支持第二個后備電池；對于如何提高太陽能的轉(zhuǎn)換效率，該芯片特別設計了MPPT控制功能來保證太陽能電池板能一直工作在最大功率點上，只需要手表盤大小的太陽能電池板即可工作。該芯片可以廣泛應用于可見光照射下的任何便攜式設備、無供電電源的傳感器、無線發(fā)射模塊、可穿戴設備等多種應用中。” 

在國家電網(wǎng)的新要求中，電流互感器（CT）取電作為了主要的供電方式，并加入了更多的功能要求。張松剛還介紹道：“針對這些新要求，ADI公司所推出的這個采用能量采集芯片ADP5091的能源管理方案，可以實現(xiàn)對電流互感器的能量采集，對超級電容的充電管理并支持最大功率點跟蹤（MPPT）用來提高充電效率，實現(xiàn)對后續(xù)電路（包括MCU）的穩(wěn)定電源提供及后備電池的管理，并可以支持多種能量源的采集。該方案很好地實現(xiàn)了用一顆芯片管理所有的能量采集、充電及電源管理，并很好地滿足了國家電網(wǎng)的新要求。