能量收集應用無處不在

　
圖 5：典型的 LTC3105 啟動時序

 　　為了給微控制器和外部傳感器供電，一個集成的 LDO 提供穩定的 6mA 軌。該 LDO 由 AUX 輸出供電，從而允許該 LDO 在主輸出仍然在充電時達到穩定狀態。LDO 的輸出電壓可以是固定的 2.2V，或可通過電阻器分壓器調節。

　　集成的最大功率點控制電路允許用戶為給定電源設定最佳輸入電壓工作點，參見圖 6。MPPC 電路動態調節電感器的平均電流，以防止輸入電壓降至低于 MPPC 門限。當 V_IN 高于 MPPC 電壓時，電感器電流增大，直到 V_IN 被拉低至 MPPC 設定點為止。如果 V_IN 低于 MPPC 電壓，那么電感器電流就減小，直到 V_IN 升高到 MPPC 設定點為止。　　

圖 6： 面向單節光伏電池的典型最大功率點控制點　　

 　　LTC3105 納入了在輕負載時最大限度地提高效率的功能，同時，通過將電感器峰值和谷值電流作為負載的函數加以調節，還在重負載時增強了提供功率的能力。在輕負載時，將電感器峰值電流降至 100mA，可降低傳導損耗，從而優化了效率。隨著負載增加，電感器峰值電流自動提高至 400mA (最大值)。當在中等負載時，電感器峰值電流可能在 100mA 至 400mA 之間變化。上述功能的優先級低于 MPPC 功能，并僅當電源提供的功率超過負載所需時才起作用。

　　在諸如光伏轉換之類的應用中，輸入電源也許長時間不存在。為了在這類情況下防止輸出放電，LTC3105 納入了欠壓閉鎖 (UVLO) 功能，如果輸入電壓降至低于 90mV (典型值)，那么該功能就強制轉換器進入停機模式。在停機模式，連接 AUX 和 V_OUT 的開關啟動，LDO 置于反向隔離模式，流進 V_OUT 的電流降至 4uA (典型值)。在停機模式，通過 LDO 的反向電流限于 1uA，以最大限度地減輕輸出放電。

　　結論

　　由于擁有模擬開關模式電源設計專長的人員在全球范圍內都處于短缺的局面，因此要設計出如圖 1 所示的高效能量收集系統一直是很困難的事。面臨的主要障礙是與遠程無線感測相關聯的電源管理。不過，隨著LTC3105、LTC3109 和 LTC3588-1 的推出，這種狀況即將完全改變。這些器件能夠從幾乎所有的光源、熱源或機械振動源提取能量。此外，憑借其全面的功能組合以及設計的簡易性，它們還極大地簡化了能量收集鏈中難以完成的功率轉換設計。對于 WSN 設計師而言這是個好消息，因為其高集成度 (包括電源管理控制和現成有售的外部組件) 使之成為目前市面上最小、最簡單和易于使用的解決方案。

　　因此，系統設計師和系統規劃師必須從一開始就優先滿足電源管理需求，以確保高效率的設計和成功的長期部署。幸運的是，領先的高性能模擬 IC 制造商現在提供越來越多的能量收集電源管理 IC，從而極大地簡化了此項任務。