能量收集應用無處不在
圖 3:LTC3588 的典型應用原理圖
應該提到的是,壓電效應是可逆的,即展現直接壓電效應 (一加上壓力就產生電位) 的材料也展現反向壓電效應 (一加上電壓就產生壓力和/或應力,即撓曲)。
本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/132513.htmLTC3588-1 在 2.7V 至 20V 的輸入電壓范圍內工作,從而非常適用于多種壓電換能器以及其他高輸出阻抗能源。其高效率降壓型 DC/DC 轉換器提供高達 100mA 的連續(xù)輸出電流或者甚至更高的脈沖負載。其輸出可以設定為 4 個固定電壓 (1.8V、2.5V、3.3V 或 3.6V) 之一,以給無線發(fā)送器或傳感器供電。輸出處于穩(wěn)定狀態(tài) (無負載) 時,靜態(tài)電流僅為 950nA,從而最大限度地提高了總體效率。
LTC3588-1 用來直接與壓電或可替代高阻抗 AC 電源連接、給電壓波形整流以及在外部存儲電容器中儲存收集到的能量,同時通過一個內部并聯穩(wěn)壓器消耗過多的功率。具 1V 至 1.4V 遲滯窗口的超低靜態(tài)電流 (450nA) 欠壓閉鎖 (ULVO) 模式使電荷能在存儲電容器上積累,直到降壓型轉換器能高效率地將部分儲存的電荷傳送到輸出為止。
LTC3105 是一款超低電壓升壓型轉換器和 LDO,專門用來極大地簡化從低壓、高阻抗可替換電源收集和管理能量的任務,如光伏電池、熱電發(fā)生器 (TEG)、燃料電池等電源。其同步升壓型設計以低至 250mV 的輸入電壓啟動,從而使該器件非常適用于在不夠理想的照明條件下,從甚至最小的光伏電池收集能量。其 0.2V 至 5V 的寬輸入電壓范圍使該器件成為多種應用的理想選擇。集成的最大功率點控制器 (MPPC) 使 LTC3105 能抽取電源能所提供的最大可用功率。如果沒有 MPPC,電源能產生的功率僅為理論最大值的一小部分。峰值電流限制自動調節(jié),以最大限度地提高電源轉換效率,同時突發(fā)模式 (Burst Mode®) 工作將靜態(tài)電流降至僅為 22uA,從而最大限度地降低了能量儲存元件的漏電流。超低 IQ LDO 能直接給流行的低功率微控制器或傳感器電路供電。如果沒有 MPPC,電源轉換器能產生的功率僅為理論最大值的一小部分。峰值電流限制自動調節(jié),以最大限度地提高電源轉換效率,同時突發(fā)模式 (Burst Mode®) 工作將靜態(tài)電流減小至僅為 22μA,從而最大限度地降低了能量儲存元件的漏電流。超低 IQ LDO 能直接給常用的低功率微控制器或傳感器電路供電。
圖 4 所示電路采用了 LTC3105,用單節(jié)光伏電池給單節(jié)鋰離子電池充電。在太陽能能源可用時,該電路能使電池連續(xù)充電,而當太陽能能源不再可用時,電池能用儲存的能量給應用供電?! ?/p>
圖 4:利用單節(jié)光伏電池的鋰離子電池涓流充電器
LTC3105 能以低至 250mV 的電壓啟動。在啟動時,AUX 輸出最初在同步整流器禁止的情況下充電。一旦 VAUX 達到約 1.4V,該轉換器就離開啟動模式,進入正常工作狀態(tài)。最大功率點控制在啟動時不使能,不過,電流從內部限制到足夠低的水平,以允許靠電流非常小的輸入電源啟動。盡管該轉換器處于啟動模式,但是 AUX 和 VOUT 之間的內部開關仍然保持禁止,而且 LDO 也是不采用。參見圖 5 所示典型啟動時序舉例。
當 VIN 或 VAUX 高于 1.4V 時,轉換器進入正常工作狀態(tài)。轉換器繼續(xù)給 AUX 輸出充電,直到 LDO 輸出進入穩(wěn)定狀態(tài)為止。一旦 LDO 輸出進入穩(wěn)定狀態(tài),轉換器就開始給 VOUT 引腳充電。VAUX 仍然保持足夠高的值,以確保 LDO 處于穩(wěn)定狀態(tài)。如果 VAUX 高于保持 LDO 穩(wěn)定所需的值,那么就從給 AUX 輸出充電轉變?yōu)榻o VOUT 輸出充電。如果 VAUX 下降太多,那么電流就重新流向 AUX 輸出,而不是用來給 VOUT 輸出充電。一旦 VOUT 上升到高于 VAUX,就啟動一個內部開關,以將這兩個輸出連接到一起。
如果 VIN 高于被驅動的輸出 (VOUT 或 VAUX) 上的電壓,或被驅動的輸出低于 1.2V,那么同步整流器就禁止,并以關鍵的傳導模式工作,從而甚至在 VIN > VOUT 時,仍能實現穩(wěn)定狀態(tài)。
如果輸出電壓高于輸入電壓并高于 1.2V 時,那么同步整流器就啟動。在這種模式時,SW 和 GND 之間的 N 溝道 MOSFET 啟動,直到電感器電流達到峰值電流限制為止。一旦達到電流限制,N 溝道 MOSFET 就關斷,SW 和被驅動輸出之間的 P 溝道 MOSFET 就啟動。該開關一直保持接通,直到電感器電流降至低于谷值電流限制為止,然后重復該周期。當 VOUT 達到穩(wěn)定點時,連接到 SW 引腳的 N 溝道和 P 溝道 MOSFET 都禁止,轉換器進入休眠狀態(tài)。
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