壓電式器件簡化振動能量收集原理

圖 2 中示出的電路采用了一個小型壓電換能器，用于將機械振動轉換為一個AC 電壓電源，以饋入LTC3588-1的內部橋式整流器。它能夠收集小的振動能源并生成系統電源，而沒有使用傳統的電池電源。

LTC3588-1是一款超低靜態電流電源，專為能量收集和/或低電流降壓應用而設計。該器件可直接連接至一個壓電電源或AC電源，對電壓波形進行校正并將收集的能量存儲在一個外部電容器上，通過一個內部并聯穩壓器泄放任何多余的功率并借助一個毫微功率高效降壓型穩壓器來保持一個已調輸出電壓。

LTC3588-1的內部全波橋式整流器可通過兩個差分輸入來使用，即負責對AC輸入進行整流的PZ1和PZ2。該整流輸出隨后被存儲在位于 VIN引腳上的一個電容器上，并可用作降壓型轉換器的能量儲存器。低損耗橋式整流器具有一個約400mV的總壓降和典型壓電生成電流 (一般在10μA左右)。該電橋能夠傳輸高達50mA的電流。當VIN引腳上擁有足夠的電壓時，降壓型轉換器將被使能以產生一個穩壓輸出。

降壓型穩壓器采用了一種遲滯電壓算法，以通過來自VOUT檢測引腳的內部反饋對輸出加以控制。降壓型轉換器通過一個電感器將一個輸出電容器充電至一個略高于調節點的數值。它通過利用一個內部PMOS開關使電感器電流斜坡上升至260mA、并隨后利用一個內部NMOS開關使電感器電流斜坡下降至零以完成該任務，從而有效地將能量輸送至輸出電容器。其提供穩壓輸出的遲滯方法降低了因FET開關操作所引起的損耗，并在輕負載條件下保持了一個輸出。降壓型轉換器在其執行開關操作時提供了一個最小100mA的平均負載電流。

本文小結

由于擁有模擬開關模式電源設計專長的人員在全球都處于短缺狀態，因此要想設計出如圖1所示的高效能量收集系統一直是很困難的事。不過，隨著具集成低損耗全波橋式整流器的壓電式能量收集電源LTC3588-1的推出，這種狀況即將發生改變。這款革命性器件能夠從幾乎所有的機械振動源或應變源吸取能量。此外，憑借其全面的功能組合以及設計的簡易性，該器件還極大地簡化了能量收集鏈中難以完成的功率轉換設計。對于系統設計師而言這是個好消息，因為這些“有效振動”可用于為其能量收集系統供電，而無須費盡心機地去應付傳統的配置難題。