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让WSN节点不断电，能源采集系统加速取代电池
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2017-12-12
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能源采集系统已逐渐崭露头角。在高效率电源转换积体电路（IC）加持下，能源采集系统的电能转换效率已较过去显著提升，因而吸引愈来愈多无线感测网路（WSN）节点装置设计人员，以能量采集技术取代传统电池供电方式，从而降低长期维护成本。
凌力尔特电源管理产品部副总裁暨总经理Don Paulus人类周遭存在许多环境能源，过去能源采集的传统方法，往往是藉助太阳能板和风力发电机，不过，新的能源采集工具让使用者能运用各式环境能源产生电能，而且，重要之处不在于电路的能量转换效率，而是在于可为其供电的「平均采集」能量值，例如热电产生器可转换热量、压电元件可转换机械振动、光伏元件用于转换阳光，并且上述工具将进一步将这些环境能源转换成为可用的电能。这些能源采集元件能够为远端感测器供电或对电能记忆体（例如电容器或薄膜电池）进行充电，并对微处理器（MPU）或发送器实施远端供电，而毋须使用本地电源。
或许有人会认为，在整个能量采集过程中直流对直流（DC-DC）转换器电路的转换效率是最为关键的因素，然而事实并非如此。整个无线感测网路（WSN）的转换效率才是最重要的。推理过程十分简单，透过估算WSN可向系统提供多少环境能量，即可确定任意读取和传送操作的工作周期比，因此，对于任何应用产品，WSN转换效率系决定整体方案之实用性的重要关键。
现行能量采集技术如振动能量采集和室内光伏单元在典型工作条件下将产生毫瓦（mW）量级的功率。如此低的功率似乎用起来很受限，但无论就能量供应还是就所提供的每能量的单位成本而言，这些技术大体上已可与长寿命的主电池匹敌。此外，能源采集系统能在电能耗尽后再充电，而这一点主电池供电的系统是做不到的。
环境能源包括光、温差、振动波束、已发送的射频（RF）讯号，或者任何其他能通过换能器产生电荷的能源。表1列出从不同能量源可产生的能量。
凌力尔特电源管理产品部副总裁暨总经理Don Paulus人类周遭存在许多环境能源，过去能源采集的传统方法，往往是藉助太阳能板和风力发电机，不过，新的能源采集工具让使用者能运用各式环境能源产生电能，而且，重要之处不在于电路的能量转换效率，而是在于可为其供电的「平均采集」能量值，例如热电产生器可转换热量、压电元件可转换机械振动、光伏元件用于转换阳光，并且上述工具将进一步将这些环境能源转换成为可用的电能。这些能源采集元件能够为远端感测器供电或对电能记忆体（例如电容器或薄膜电池）进行充电，并对微处理器（MPU）或发送器实施远端供电，而毋须使用本地电源。
或许有人会认为，在整个能量采集过程中直流对直流（DC-DC）转换器电路的转换效率是最为关键的因素，然而事实并非如此。整个无线感测网路（WSN）的转换效率才是最重要的。推理过程十分简单，透过估算WSN可向系统提供多少环境能量，即可确定任意读取和传送操作的工作周期比，因此，对于任何应用产品，WSN转换效率系决定整体方案之实用性的重要关键。
现行能量采集技术如振动能量采集和室内光伏单元在典型工作条件下将产生毫瓦（mW）量级的功率。如此低的功率似乎用起来很受限，但无论就能量供应还是就所提供的每能量的单位成本而言，这些技术大体上已可与长寿命的主电池匹敌。此外，能源采集系统能在电能耗尽后再充电，而这一点主电池供电的系统是做不到的。
环境能源包括光、温差、振动波束、已发送的射频（RF）讯号，或者任何其他能通过换能器产生电荷的能源。表1列出从不同能量源可产生的能量。
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