NOTA DE APLICACIÓN 5259
Introducción
Los modernos sistemas electrónicos deben resolver problemas difíciles a menudo parece cosa de magia. Sin embargo, estos sistemas tienen la misma limitación básica: que necesitan una fuente de energía eléctrica! La mayoría de las veces esto es un desafío directo para el diseñador de electrónica, ya que existen muchas soluciones de entrega de potencia. Sin embargo, a veces, un dispositivo no tiene ninguna fuente de energía directa, y el tendido de cables o sustitución de baterías no es práctico. Incluso cuando baterías de larga duración son utilizables, eventualmente necesitan ser reemplazados, lo que requiere una llamada de servicio.
Introduzca la recolección de energía. La cosecha de energía (también conocida como la recolección de alimentación ola energía de barrido ) permite la electrónica para operar donde no hay fuente de energía convencional. Elimina la necesidad de cables o baterías de repuesto.
Este artículo aborda la captación de energía y sus aplicaciones. En él se explica cómo funciona el proceso y los desafíos que los diseñadores deben tener en cuenta para implementar una solución completamente funcional.
¿Qué es la captación de energía?
La cosecha de energía utiliza fuentes no convencionales de energía a los circuitos de alimentación. Típicamente, una fuente de energía pequeña se convierte en energía eléctrica y se almacena en una celda de almacenamiento duradero, como un condensador, super condensador, o célula microenergía ( MEC ), que es una forma de litio de estado sólido de la batería. El sistema generalmente incluye circuitos para administrar el poder y proteger el dispositivo de almacenamiento y otros circuitos.
Las fuentes de energía ( Figura 1 ) incluyen la luz, capturado por las células fotovoltaicas; vibración o presión, capturado por un elemento piezoeléctrico; temperatura diferenciales, capturado por un generador termoeléctrico; energía de radiofrecuencia (RF), y la energía producida incluso bioquímicamente, tales como las células que extraer energía de azúcar en la sangre.
Figura 1. La cosecha de energía utiliza fuentes no convencionales a los circuitos de alimentación.
La recolección de la Energía para aplicaciones remotas y portátil
Mientras que la recolección de energía puede ser considerada "energía libre", el costo de energía es que no lo que motiva a la mayoría de las soluciones. Aprovechamiento de la energía moderna se utiliza, ya que elimina la necesidad de tender cables caros de energía a lugares remotos o la necesidad de reemplazar las baterías primarias, con frecuencia caros. En términos simples, los sistemas de captación de energía son más convenientes y reducir los costos para muchas aplicaciones.
Hay, sin embargo, más a su atractivo. Sistemas de captación de energía son también ResourceSmart ® diseños.Eliminan las baterías despilfarro y largas líneas de alta tensión de carreras. Se mantienen los sistemas que ejecutan sin inconvenientes, servicio de llamadas perturbadoras. Ellos permiten la supervisión y el control en lugares remotos y en especial en situaciones ecológicas sensibles.
Las solicitudes de recolección de energía se centran en la gestión de sitios remotos, sistemas y dispositivos móviles.Los usos típicos son el control de sensores remotos, a distancia inalámbricos dispositivos de detección, seguimiento de activos y sistemas de personal de identificación para el acceso al edificio, y mayor seguridad en ubicaciones remotas. Ejemplos concretos son la energía suministrada para las válvulas remotas de tuberías, líneas de riego, y otros sistemas que incluyen tuberías pero no poder, la seguridad y equipo de control que supervisa los oleoductos y gasoductos, de accionamiento eléctrico inodoros automáticos, electrónicos portátiles conectados a la ropa o equipo de protección; quirúrgicamente electrónicos implantados, tales como suministro de fármacos, los monitores y los marcapasos, y tarjetas inteligentes, que contienen los circuitos, pero ninguna fuente de energía. La cosecha de energía también está demostrando su utilidad con una variedad de reloj en tiempo real ( RTC ) / aplicaciones de memoria de copia de seguridad y seguimiento de activos o de identificación.
Los retos técnicos de captación de energía
Soluciones de captación de energía exige mucho de la electrónica que los apoyan. Consideremos algunos de estos desafíos de diseño. Si la fuente de energía no siempre está presente, entonces el sistema necesita para almacenar energía en una batería, condensador de alto rendimiento, o la célula microenergía. Además, dado que las fuentes de energía pueden variar, el sistema debe convertir, regular y controlar esa energía. Los circuitos y la celda de almacenamiento de energía todos deben ser protegidos de exceso de voltaje o picos de tensión. La electrónica de apoyo debe ser altamente eficiente de la energía desde la fuente de energía es generalmente pequeña.
Los sistemas a distancia funciona con la recolección de energía debe ser muy fiable. Una llamada de servicio niega cualquier ventaja del control remoto. Por último, los sistemas remotos a menudo carecen de control de clima o están sujetos a las fluctuaciones de las condiciones ambientales / temperatura. Cualquier sistema de captación de energía debe adaptarse y funcionar sin problemas en esas condiciones.
La recolección de la Energía para el Futuro
El Maxim MAX17710 de recolección de energía del cargador y protector es una nueva generación de administración de energía IC que "cosechas" de la energía generada a partir de una variedad de mal reguladas de captación de energía de fuentes (Figura 1). El MAX17710 proporciona el aprovechamiento de la energía y gestión de energía para maximizar, proteger y controlar la energía almacenada en las células microenergía como Poder Infinito THINERGY Solutions ® (células microenergía MEC) ( Figura 2 ). Los ultra-delgado, un sello de correos de tamaño MEC son flexibles y ofrecen capacidad de recarga sin igual, el ciclo de vida, y el rendimiento de energía. Tienen muy baja auto-descarga y permitir que las tasas de décadas de vida útil. De hecho, estos dos dispositivos hacen que la recolección de energía práctica.
Figura 2. El MAX17710 muestra en una cosecha aplicación circuito típico a partir de fuentes de carga de alta tensión.
El MAX17710 integra una entrada de impulso regulador de lo que puede aumentar los cargos desde un mínimo de 800mV. Que no necesita componentes externos costosos para cargar un MEC y la energía de las cosechas 1μW a 100mW. Para proteger el MEC, la fuente de entrada de mangos MAX17710 tensiones superiores del MEC y regula o desvía el exceso de energía. Un ultra-bajo en reposo-corriente y baja deserción regulador lineal ( LDO ) con voltajes seleccionables de 3.3V, 2.3V, 1.8V o impide overdischarge potencialmente dañino de la MEC. Esto también permite que el MAX17710 para adaptarse a una variedad de cargas, ya que la protección de mínima tensión se recupera sólo cuando una fuente de energía externa eleva la tensión de la espalda MEC en una zona segura.
Las temperaturas extremas son otro motivo de preocupación. A temperaturas muy bajas, todas las baterías presentan un aumento de características de impedancia que limita las altas corrientes de impulsos que se carga la aplicación. El MAX17710 integra una característica única que gestiona un condensador de almacenamiento externo a fin de proporcionar altas corrientes de impulsos.
Conclusión
Soluciones de captación de energía permiten la electrónica para funcionar en lugares donde no hay ninguna fuente de energía convencional y sin necesidad de tirar cables o hacer visitas frecuentes a reemplazar las baterías. El uso de fuentes convencionales de energía, el circuito de recolección de energía gestiona la energía generada y protege el dispositivo de almacenamiento de energía. Desde la fuente de energía no siempre está presente, el sistema de captación de energía también tiene que almacenar la energía.
Aplicaciones de almacenamiento de energía están a punto de expandirse rápidamente. Algunas aplicaciones se encuentran en desarrollo que muestran cómo la práctica, eficiente, rentable, y "limpia" es la recolección de energía.Está claro que cada nueva implementación con una célula microenergía va a necesitar algo de carga de recolección de energía y de protección como el MAX17710. ResourceSmart es una marca comercial y marca de servicio registrada de Cypress Semiconductor, Inc. THINERGY es una marca registrada de Poder Infinito Solutions, Inc.
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