微型溫差電池的無線傳感器節點自供電系統設計

　　在本文中，BQ25504電源管理芯片主要實現了從熱能轉換模塊中以超低功耗汲取能量。BQ25504是一個16個引腳的、3mm*3mm分裝的高效率能量管理芯片，16個引腳依次逆時針分布，本文通過合理地應用這些引腳的相應的功能，實現了微型能量的高效管理。除此之外，該芯片的一個顯著優點是擁有超低的工作啟動電壓，這使得它可以在穩定工作時從低至80mv的能量源提取能量，并對超低電壓進行升壓轉換，以便后續電路進行存儲使用。在本文電路中，搭配合適的外圍電路實現了從超低功率能量源采集電能的最大功率點跟蹤，這對于微型溫差能量自供給系統有著至關重要的作用。同時通過外圍電路設定過壓和欠壓的電路保護，保證芯片的穩定工作。

　　MIC841N是一個超低功耗的具有內部參考電壓的雙電壓比較器。在本文中通過設置其電壓比較的上限和下限來驅動后面的線性穩壓器。其工作的特點是，通過不斷的檢測引腳VDD上的電壓，并與引腳LTH和HTH上設定的工作電壓進行比較，從而確定輸出的電壓(即引腳OUT的輸出信號)的高低，進而控制穩壓器TPS78001的工作狀態。

　　TPS78001是TI生產的超低功耗穩壓器，它可以實現電路輸出電壓的穩壓作用，通過設置相應的外圍電路的電阻參數，可以使輸出得到一個穩定的電壓，這樣就可以穩定地驅動后面的無線傳感器發射節點。

　　為了更好的對圖2設計電路進行解釋說明，下面對上述電路圖的各個模塊包含的芯片和相關電子元件，以及工作方式和功能進行詳細的描述。

　　圖2中的電路是微型溫差發電器自供電系統的總體電路圖，根據實際電路的作用可將其劃分為三個電路，在此以電路A、B和C來代替。

　　電路A是以BQ25504芯片為核心的具有MPPT功能的DC-DC升壓變換器電路以及能量存儲電路;電路B是以MIC841N芯片為核心的雙電壓比較器電路;電路C是以TPS78001芯片為核心的穩壓器輸出電路。

　　2.2具備MPPT功能的DC-DC升壓轉換以及儲能電路設計

　　如圖3所示，電路A主要是由電能管理芯片BQ25504及其外圍電路構成。

　　首先按照如圖3連接電路A的相關電子元器件。TEG(Thermoelectric Generator)即是微型溫差發電器，它輸出的是溫差電轉換的裸電壓。電路A的主要功能是MPPT、DC-DC升壓變換，以及能量存儲電路，以下對如何實現這三個功能進行詳細敘述。

　　圖3帶MPPT功能的DC-DC升壓電路和能量存儲電路原理圖