专业的PMIC满足能量收集需求

专业的PMIC满足能量收集需求

需要有效的电源管理需要的，因为大多数的环境资源不规则的能量输出的能量收集应用程序特定的紧迫性。因此，电源管理IC（PMIC的）在管理收获能量输出和提供电压和电流要求的水平的重要作用。对于被控建筑能量采集设计，集成的电源管理功能，可往往意味着相对简单的增加可以从制造商，包括在其他模拟器件，Intersil公司，凌力尔特，德州仪器，专业化的PMIC工程师。

能量收集可提供功率的几乎永久源，但变化从环境来源能量需要小心管理的电压和电流输送到负载。同时，在电子产品中使用的传统的PMIC提供一套广泛的功能，通常不需要简单的能量采集设计是和会增加不必要的负担已紧张的功耗预算。

能量采集的PMIC并不比它们的通用同行不太复杂的设备，但是这些设备的设计，以提供一组所需的这些应用的功能更有限。不像在更传统的应用程序中的电源管理要求，能源采集PMIC的，至少，需要从非常低的能源，管理电力和可用的水准，从而稳定电压的能力。由于能源的波动会导致功率电平下降到低于可用的水平，这些设备通常还需要提供“电源就绪”的信号，表明当稳压输出超过某一最小阈值。除了这些基本功能，PMIC的用于能量采集的设计提出了一套专门的特性和功能调整，以这些应用程序。

虽然设计为靶向能量采集应用中，德州仪器TPS65290是一个多模PMIC不仅能够在能量收集而且其他的低功耗设计（图1）的寻址范围广泛的功率管理要求。其片上特性使该器件能支持广泛的系统负载情况，从一个微安的分数到几百毫安。片上功能包括一个非常低的静态电流始终保持接通电源，具有500 mA降压/升压转换器，150 mA的低压降稳压器，和八个配电开关。其集成的可编程输入电压监视通过允许没有主机处理器的介入连接不同的电源块和开关和断开支持能量采集的设计，尤其如此。此外，TPS65290集成电阻分压器，I2C上拉电阻，SPI下拉电阻，升压/降压补偿，并且产生一个中断拉电阻。因此，工程师通常只需要添加少量的外部电容器和电感器提供能量收集应用提供一个全面的多轨道的解决方案。

德州仪器TPS65290图片

图1：专业的PMIC如德州仪器TPS65290提供的功能集，旨在满足对电源管理的要求没有进一步的负担过重紧的功率预算的超低功耗能源采集设计。 （德州仪器提供）

设计人员还可以找到许多内置专门提供设备能力和更具体的能量采集源需求之间的紧密匹配的PMIC的。例如，Intersil的ISL1801是专为太阳能能量收集，并能够在降压，升压或降压 - 升压拓扑结构进行操作，以最大限度地利用太阳能电池阵列的输出能量。在它的电源管理功能，该PMIC集成了两个开关稳压器，VR1和VR2（图2）。能够被直接连接到输入电压高达90伏，VR1提供稳定的电压VR2，这又可以用来提供一个调节电压供应MCU或其他外部电路。它的电源良好信号（PGOOD2）表示VR2输出电压所需的操作水平之内。

Intersil的ISL1801的图像

图2：更专门的PMIC，如Intersil的ISL1801，着眼于匹配到特定能量采集应用如太阳能电池阵列的功率管理功能。 （Intersil公司提供）

虽然诸如TI的TPS65290与Intersil的ISL1801设备为能量收集提供的专用电源管理支持，设计人员还可以找到嵌入专门的能量收集IC，例如凌力尔特的LTC3108和LTC3588-2，其中包括先进的电源管理功能。

凌力尔特LTC3108的电源管理是基于升压拓扑结构，使装置收集能量来源低至20毫伏。随着一个2.2 V LDO输出供电的外部MCU中，LTC3108的主要调节的输出是用户可编程的，以4个固定电压之一，以权力的其他应用电路。正如在这个类中大多数设备中，LTC3108提供一个电源良好指示信号主输出电压范围内调节。

其他能量收集设备，如线性技术LTC3588-2扩展这些功能，结合的电源管理功能与需要充分收获交流输出由压电元件产生的功率调节功能。凌力尔特LTC3588-2用一个高效率降压转换器（图3）集成了一个全波桥式整流器提供这些更广泛的功能。随着片上参考和欠压锁定（UVLO）功能，该LTC3588-2集成一个比较器产生一个电源良好信号时，该设备达到由工程师编程的具体输出电压电平。

凌力尔特LTC3588-2图片

图3：更专业的能量采集装置同时结合了电源管理和功率调节功能，如全波桥式整流器集成在凌力尔特LTC3588-2。 （凌力尔特公司提供）

光伏电池生产他们的最佳的功率输出在一个特定的点叫上自己的IV曲线的最大功率点（MPP）。制造商提供了一个额外的类能量收集器IC，包括处理这些额外的电源管理要求所需的能力。例如，所述的凌力尔特LTC3105集成维持从上述用户可编程的MPP控制阈光伏电池的输入电源电压的MPP控制器。该器件采用专有技术，自动调节峰值电流限制，以保持在操作，最大限度地从源头上输出功率电平。

德州仪器（TI）设计了SM72442控制器的SM72295全桥驱动器工作，以从太阳能电池板优化能源收获。集成到SM72442控制器，最大功率点跟踪（MPPT）算法监视输入电流和电压，并控制PWM占空比以保持以最大化来自光伏模块的输出能量所需要的MPP设定点。以保持工作在MPP，该设备使用它的片上8通道，12位模拟 - 数字转换器（ADC），以感测输入和输出电压和电流。

最后，生产厂家解决许多专门的能量收集应用程序需要的电池管理。面临着在周围的能量或峰值电流需求的大范围波动，工程师常常需要补充能量采集的设计与能量储存装置，如超级电容器或可再充电的锂离子电池。设备，如ADI公司的ADP5090，凌特LTC3331和德州仪器BQ25505集成的能量收集，电源管理，并且需要在这些应用中的电池管理功能的全面补充。例如，ADI公司的ADP5090提供一个集成的电源路径管理控制模块可以自动切换从能量采集电路，充电电池，甚至是原电池（图4）电源。

ADI公司ADP5090图片

图4：设备，例如ADI公司的ADP5090结合能量收集，电源管理和电池充电功能，简化电池备份环境中的供电设计设计。 （ADI公司提供）

结论

在能量采集设计，电源管理在提供稳压电源，尽管波动的环境，能源特别重要的作用。虽然专业的PMIC提供的功能调整为能量采集的设计，许多专用的能量收集IC包括集成的电源管理功能作为其功能的一部分。使用这些能量收集的PMIC和专用集成电路，工程师可以容易地与另外的部件的最少数量的增加相对复杂的功率管理功能。