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| 圖3 發(fā)電量超過(guò)本身的消耗 在發(fā)電器件性能提高的同時(shí)，其周邊部件的耗電量正穩(wěn)步下降。尤其在在耗電量最大的無(wú)線收發(fā)IC領(lǐng)域，擁有很高技術(shù)實(shí)力的風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)的面世具有重要意義。 |
可從近20mV開(kāi)始升壓
其中，電源電路性能的提高作用很大，這是由于電源電路決定了由能量采集的發(fā)電部所獲得的微小電力，是否能以較少的損耗來(lái)使用。在這方面，最近實(shí)現(xiàn)了即使是超低電壓也可高效地回收電力。
例如，美國(guó)的凌力爾特公司（Linear Technology），其可從極低的20mV電壓開(kāi)始以較高的效率升壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器“LTC3108”于2009年12月開(kāi)始了量產(chǎn)。據(jù)稱(chēng)，利用熱電變換元件時(shí)，即使只有1℃的溫度差也可獲得電力。長(zhǎng)年從事電源電路開(kāi)發(fā)的工程師佩服地說(shuō)：“它可以使比我們?cè)谧龅碾妷阂鸵晃粩?shù)的電壓成為能量的來(lái)源”（注2）。
注2：LTC3108用內(nèi)置的n通道MOSFET、外置的升壓用變壓器和電容器構(gòu)成共振升壓振蕩器。如果安裝變壓比100：1的變壓器，則可將20mV的電力升壓至2.0V。
凌力爾特公司LTC3108的開(kāi)發(fā)是預(yù)料到“能量采集領(lǐng)域會(huì)有增長(zhǎng)”的結(jié)果，于2007年夏季就開(kāi)始了（該公司電源產(chǎn)品部行銷(xiāo)總監(jiān)Tony Armstrong）。
超低功耗無(wú)線IC亮相
作為周邊部件的進(jìn)步，與電源電路作用相當(dāng)?shù)倪€有無(wú)線收發(fā)IC的低功耗化。此前的待機(jī)功耗約為1μA左右，現(xiàn)在因半導(dǎo)體的微細(xì)化及通信控制的改進(jìn)等，大幅降低到只有0.2μA左右。
在能量采集用無(wú)線收發(fā)IC領(lǐng)域顯示出其強(qiáng)有力地位的，是德國(guó)的風(fēng)險(xiǎn)投資企業(yè)EnOcean GmbH。在基于該公司技術(shù)的設(shè)備間無(wú)線通信規(guī)格“EnOcean”下，功耗比其他方式小一位數(shù)還多。
其低功耗是通過(guò)功能的限定實(shí)現(xiàn)的。“總之，是簡(jiǎn)單的控制”（該公司CTO Frank Schmidt說(shuō)）。例如，據(jù)稱(chēng)用于開(kāi)關(guān)的無(wú)線IC，是以30ms間傳送3次1ms左右的信號(hào)來(lái)做開(kāi)或關(guān)的控制（圖4，注3）。
注3：最新設(shè)計(jì)作了使接收端接受發(fā)送端反饋的改進(jìn)，提高了便利性。
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| 圖4 主攻低功耗及易用性的EnOcean 30ms間信號(hào)只傳送3次的簡(jiǎn)單方式（a） 。 待機(jī)電流低到只有0.2μA（b） 。所使用的頻帶會(huì)依國(guó)家與地區(qū)而變。因模塊化易用性提高（c） 。 |
還有將低功耗型的無(wú)線LAN用于能量采集的無(wú)線通信的動(dòng)向。出身于美國(guó)Intel的技術(shù)人員們創(chuàng)辦的美國(guó)GainSpan公司，開(kāi)發(fā)出了待機(jī)時(shí)消費(fèi)電流為以前的1/10～1/100，為1μA以下的無(wú)線LAN用IC（注4）。其功耗實(shí)現(xiàn)了與“ZigBee”等同。具有可與現(xiàn)有的無(wú)線LAN存取點(diǎn)連接使用的優(yōu)勢(shì)。而ZigBee也開(kāi)始了專(zhuān)用于能量采集的無(wú)線規(guī)格“ZigBee Green Power”的制定。預(yù)定在2010年內(nèi)完成。
注4：低功耗是通過(guò)頻繁的時(shí)鐘選通和睡眠模式實(shí)現(xiàn)的。
傳感器與微處理器也有進(jìn)步
此外，周邊部件的進(jìn)步例子還有傳感器?？扇〉脺貪穸鹊刃畔⒌膫鞲衅鞅旧恚涔囊步档土?。舉例來(lái)說(shuō)，照明控制用照度傳感器已配備在了手機(jī)上，其消費(fèi)電流數(shù)年之中降到了1/5左右。據(jù)稱(chēng)，“已確認(rèn)即使在低電流下，亦可抑制雜音并維持靈敏度”(安華高科)。（未完待續(xù)）
