微能量采集芯片如何助力无源物联网技术？

物联网技术现已成为推动实现可持续发展目标的核心工具，其在降低能耗、减少资源浪费及提升资源利用效率方面展现出了巨大潜力。2020年，国际能源署（IEA）明确指出，以物联网为代表的数字技术是推动能源转型的重要力量。通过在建筑、交通、电网等关键领域部署传感器，物联网设备能够提供高精度的数据支持，助力能源使用的实时监测与优化，精准识别能效瓶颈，并采取有效措施加以改进。

智能建筑技术：节能效果显著，最高可达20%

提升能效是物联网推动可持续发展的直接体现。在各行业中，能源消耗既是成本的主要来源，也是环境影响的关键因素。物联网技术使组织能够实时监控并管理能源使用，迅速调整策略以减少浪费、提升效率。

在制造业，物联网传感器能够追踪设备运行状态，及时发现低效或故障迹象。通过预测性维护，制造商可确保设备始终处于最佳运行状态，减少定期检查的依赖，从而显著降低能耗、运营成本，并延长设备寿命，为可持续发展贡献力量。

商业建筑领域，物联网赋能的智能系统可根据实时占用情况，智能调节照明、供暖、通风和空调系统。这些系统通过自动适应用户需求，如调暗无人区域的灯光或优化空调设置，实现能耗的有效降低。麦肯锡报告显示，智能建筑技术最高可减少20%的能耗。

对于能源电网而言，物联网的作用尤为突出。随着风能、太阳能等可再生能源的广泛应用，其固有的波动性对电网稳定供应构成了挑战。物联网设备通过支持智能计量、需求响应和储能解决方案，有效平衡电网供需。电网运营商借助这些系统，能够更准确地预测能源需求、优化能源流动，并减少对化石燃料备用电源的依赖。

精准农业：物联网助力节水高达30%

物联网在减少资源浪费和优化资源使用方面也发挥着关键作用，这是实现可持续发展和净零目标的核心。在农业、物流和废物管理等领域，物联网正被广泛应用于资源使用监测、排放追踪和低效环节识别。

以农业为例，物联网传感器能够监测土壤状况、天气模式和作物健康，为农民提供数据支持，以做出科学的灌溉、施肥和害虫管理决策。这有助于减少水、化学品等投入品的使用，提高作物产量，同时降低环境影响。世界经济论坛估计，物联网支持的精准农业可减少高达30%的用水量和25%的化肥使用量，显著降低农业的碳足迹。

在物流和供应链领域，物联网追踪设备使公司能够实时监控货物流动，优化路线、减少空转时间，并改善车队管理，从而降低燃料消耗和排放。仓库中的物联网传感器则有助于监测库存水平和储存条件，确保易腐货物得到妥善储存，减少食物浪费。

废物管理方面，配备传感器的智能垃圾桶能够跟踪填充水平，优化垃圾收集路线和时间表，降低收集车辆的燃料消耗和排放。同时，物联网赋能的回收系统能够更有效地分类和处理废物，减少垃圾填埋量，促进循环经济的发展。

资产追踪与状态监测：促进设备有效维护

循环经济作为实现可持续发展和减少环境影响的关键战略，正日益受到重视。物联网通过提供延长产品寿命、改进资源回收和优化回收过程所需的数据和洞察，在循环经济转型中发挥着关键作用。

在制造业，物联网支持的资产追踪和状态监测使公司能够实施更有效的维护和维修策略，延长机器和设备的使用寿命。此外，物联网还支持“产品即服务”模式，即公司保留产品所有权，以订阅方式向客户提供服务。通过持续监控产品使用情况和性能，公司可确保产品得到更高效的使用，减少频繁更换的需求，促进更可持续的消费模式。

在废物追踪和资源回收方面，物联网传感器能够追踪材料在整个供应链中的流动，确保有价值的资源被捕获并重新导向再利用，而非最终进入垃圾填埋场。例如，在电子行业，物联网赋能的设备能够监控电子废物的成分，促进贵金属和其他有价值材料的有效回收。

微能量收集技术：物联网可持续发展的新动力

尽管物联网在推动可持续发展和实现净零目标方面潜力巨大，但要充分实现其效益，仍需解决若干挑战。其中，物联网设备自身的能耗问题尤为突出。随着连接设备数量的持续增长（预计到2030年将达300亿台），这些设备的累积能源需求可能成为一个问题。为缓解此问题，低功耗物联网技术和能量收集解决方案的进步将变得越来越重要。

实施物联网解决方案的前期成本对某些组织（尤其是小型企业）而言也可能是一个障碍。然而，随着物联网技术的不断成熟和规模经济带来的成本下降，物联网的经济和环境效益有望超过初始投资。

此前，微型能量收集技术因收集能量与消耗能量不平衡而未得到广泛应用。如今，随着传感器等器件功耗的降低以及电源管理IC技术的突破，系统能量收支趋于平衡。日经BP社测算显示，2011年后微能量收集技术收集的能量已能满足消耗需求。IDTechEx公司也曾提供数据表明：“能量收集与能源类相关设备市场规模将由2010年的4.4亿美元增长至2020年的6.05亿美元”，微型能量收集技术正成为一个极具潜力的市场。

对于光能等相对成熟的应用领域，能量收集技术主要搭配二次电池使用，系统的典型结构包括收集、调节和储存三部分。能量收集器从能量源捕获能量并输出电能，电源管理IC调节输入电压以适应负载要求，最后这些能量被储存在二次电池中。

在这个典型结构中，电源管理IC起到了承上启下的作用，将能量收集器与储能电池连接起来。其性能的好坏直接决定了系统能量转换和收集效率的高低。

MF9006便是一款集成电量管理、充放电管理、储能器件管理等功能的微光收集管理充电芯片。该芯片能够在低至400mV电压和15μW功率的能量输入场景下实现冷启动，启动后从太阳能电池板等光量转换装置获取直流电，为可充电电池或超级电容器等储能元件进行充电，并可通过两个LDO稳压器为不同的负载提供稳定的工作电压。

其核心性能参数包括冷启动电压400 mV、最大输入电流100mA、调节器效率高于90%。这些参数体现了其能从极低电压启动工作、自身功耗极低（仅几百纳安）的特点，可高效收集微瓦至毫瓦级能量，适用于光伏、热电等低功率输出源的场景，确保在微弱能量环境下仍能稳定运行并高效转换能量。

审核编辑 黄宇