到处都可以使用的“绿色电源”

背景

在我们周围有大量环境能源，传统的能量收集方法一直是通过太阳能电池板和风力发电机。不过，新的能量收集工具允许我们利用种类繁多的环境能源产生电能。此外，重要的不是电路的能量转换效率，可用来给电路供电的“平均收集”能量之多少才是更重要。例如，热电发生器将热量转换成电，压电组件转换机械振动，光伏组件转换太阳光 (或任何光源)，通过化学作用产生电流的组件转换潮气的能量。这使给远程传感器供电或者给电容器或薄膜电池等存储器件充电成为可能，因此微处理器或发送器可以无需本地电源，而从远程地点供电。

这又为凌力尔特的能量收集产品用作潜在的解决方案创造了机会。下表 1 说明了我们在这一领域提供的产品。

表 1：凌力尔特面向可再生能源应用的 IC 解决方案　　

 

表 1 中列出的每一种产品都有特定的功能和性能标准，这使每一种产品都可以根据环境能源的类型，成为切实可行的最佳解决方案。概括而言，这些包括：

• 低备用静态电流：典型值低于 6µA，最低为 450nA
• 低启动电压：低至 20mV
• 高输入电压能力：高达 34V 连续电压和 40V 瞬态电压
• 能处理 AC 输入
• 多输出能力和自主系统电源管理
• 自动极性工作
• 针对太阳能输入的最大功率点控制 (MPPC)
• 能从低至 1°C 的温度差中收集能量
• 外部组件数最少、占板面积紧凑的解决方案

驱动增长的市场力量

能源法规、运营成本上升和越来越多的“绿色”运动驱动着接受面向能量收集应用的无线传感器网络 (WSN)。尽管以前的 WSN 产品 (工业机械、农业、结构健康监测等) 留下了一个四分五裂的市场，但是为采用 IP 平台统一传感器网络的跨行业努力正在进行中，以简化开发、吸引新的厂商进入市场并鼓励创新。请注意：WSN 还可能指的是无线传感器节点，因此 WSN 究竟指的是单个还是多个配置，就视上下文而定。

WSN 是一种突破性技术，可降低多达 80% 的安装费用，并支持种类繁多和有线网络不可能支持的应用，使建筑物更环保、更智能。由于几乎在任何地方都有可能安装传感器，所以任何规模的建筑物都可以优化其能耗、改善安全性并降低运营费用。请注意：在建筑物中，HVAC 使用了三份之二现已安装的 WSN，其次是照明和门禁控制。据预测，未来 5 年内，将安装 1500 万个无线传感器节点 (数据来源：ON World Inc.)，这些传感器节点将需要由电池或环境能源供电，也有可能由二者组合供电。

iRAP 公司最近公布的一份研究报告对上述增长预测提供了支持，该报告题为“EN105：面向无线交换器和无线传感器网络的超低功率 (微瓦) 能量收集”，报告中写道，2009 年超低功率能量收集器件的全球市场估计为 7950 万美元。iRAP进一步估计，在 2014 年该市场将达到 12.5 亿美元，平均年增长率 (AAGR) 为 73.6%。

因此，我们认为，在该领域或可再生能源及能量收集领域，满足特定解决方案需求的产品有非常大的市场。这就是凌力尔特公司投入时间和资源开发特定产品的原因，这些产品具备合适功能，能实现今天切实可行且经济实惠的解决方案。

“绿色”电源的商机

2012 年，任何以“绿色”能源或能量收集为目标的产品都将有增长机会。能源成本和对环境的担忧以及延长移动设备电池寿命的需求都导致人们专注于针对广泛的应用实现电源优化。我们的高能效产品使客户能以更高的效率转换能量、消耗更低的功耗并延长电池寿命。

随着消费者寻找可降低能耗和可在户外度过更长时间的途径，太阳能供电的便携式电子设备市场持续增长。由于太阳能电源易变且不可靠，所以几乎所有太阳能供电的设备都具备可再充电电池。显然，人们的目标是，抽取尽可能多的太阳能，以给这类电池快速充电，并保持他们的充电状态。

　　然而，太阳能电池本身是低效率器件，不过它们确实有一个最大输出功率点，因此在这一点上工作是一个显然的设计目标。问题是，最大输出功率的 I - V 特性随照明度而变。单晶太阳能电池的输出电流与照明强度成正比，而其在最大功率输出点上的电压是相对恒定的。就给定照明强度而言，最大功率输出发生在每条曲线的拐点处，在这一点上，电池从恒定电压器件转变为恒定电流器件。因此，当照明度不能满足充电器的满功率需求时，从太阳能电池板高效率地抽取能量的充电器设计必须能控制太阳能电池板的输出电压，使其达到最大功率点电压。

“绿色电源”不仅限于通过能量收集产生能量，它同时还能用较少的能量完成同样的功能。一个已产生重要影响的领域是数字系统电源管理。如果数字电源设计正确，那么它就能降低数据中心功耗、加快产品上市、拥有卓越的稳定性和瞬态响应并提高系统的总体可靠性，例如在网络设备中。