因应能量收集应用的超低功率需求

　　作者：安森美半导体Bruno Damien及Canova Tech公司Andrea Colognese

　　近年来，能量收集（energy harvesting）话题在电子设计群体内获得了广泛关注。通过能量收集过程，能够捕获、收集然后透过电子设备来利用小批量的能量，从而能够完成简单的任务，而无须在系统设计中集成传统电源。然而，为了有效地实现能量收集，系统需要以尽可能最高的能效等级工作，不管是系统规定的构成元件，还是系统布设的方式，都是如此。下文将讨论能量收集应用的几项技术挑战，以及创新的数字、模拟及电源管理半导体技术怎样发挥关键作用来克服这些挑战。

　　如今在利用能量收集（或清理）的应用包括建筑物自动化系统、远程监视器/数字采集设备及无线传感器网络。由于能量收集并不依赖于传统形式的电源，它有两种关键的生态优势。首先，它不会导致任何化石燃料储备的耗尽；其次，它不会增加污染等级（因为没有相应的碳排放或用后丢弃的电池）。除了免去绕线或线缆之需并因此提供便利性，对于原设备制造商（OEM）和系统集成商而言，这类应用的真正优势在于，一旦真正就位，它实际上不会产生日常运行成本，因而不会收到公用事业机构的账单或是成本高昂的替换电池上门服务等。

　　提取所要求的能量

　　可以采取多种方式来从环境中收集能量（取决于何种方式被证实最适合于特定应用背景），产生的功率等级通常在10 µW至400 µW区间。 采用的机制包括温差、动力学（主要通过振动运动）、太阳能、压电效应、热电效应及电磁。然而，可能除了太阳能外，有关能量采集是“免费”能量的认知并不是完全准确。其于振动或温度梯度的能源利用了大量源自系统的浪费能量。因此，须顾及维修及维护成本因素。