精确测量和调节需要的极低输出功率无线网络感应器使用量的猛增、再加之新式动能收集技术性的应用，促使可以生产制造出由部分自然环境动能并非充电电池供电系统的全独立型系统软件。

在更换或维护保养充电电池不方便、价格昂贵或风险时，这很明显是有优势的。由搜集动能供电系统的感应器网络节点能够在楼宇智能化、无线网络 / 自动测控系统、创新性维护保养、和其它许多工业生产、国防、车辆和消费性运用中应用。动能搜集的益处是不言而喻的，可是合理的动能搜集系统软件必须智能化电池管理电源电路，以将少量完全免费热传递成传感器网络系统软件可采用的方式。

说到底是pwm占空比难题

许多传感器网络系统软件耗费极低的平均功率，进而变成 由搜集的动能供电系统的首要目标。由于感应器连接点经常用于监控迟缓转变的标量，因此 可以不常常开展精确测量，也不用常常推送精确测量数据信息，因而感应器连接点是以极低的pwm占空比工作中的，相对应地，平均功率要求也不大。比如，假如一个感应器系统软件在作业时必须 3.3V/30mA （100mW），可是每 10s 仅有 10ms 時间在工作中，那麼所需平均功率仅为 0.1mW，假设在传输突发性的间距期内不运行时，感应器系统软件电流量降到数 uA。

电池管理：目前为止在动能搜集中依然缺少的一环

仅耗费 uW 输出功率的中央处理器和仿真模拟感应器及其中小型、成本低、低输出功率 RF 光端机获得了普遍选用。在完成现实的动能搜集系统软件时，缺少的一环自始至终是能够靠一个或好几个普遍完全免费电力能源工作中的电源转换器 / 电池管理预制构件。LTC3108 能在键入电流低至 20mV 时运行，为能源搜集补上缺少的这一环。LTC3108 选用 3mm x 4mm x 0.75mm 12 脚位 DFN 或 16 脚位 SSOP 封裝，为用热电厂产生器 （TEG）、以低至 1°C 的温差 （?T） 给传感器网络供电系统保证了一个紧密、简易和高宽比集成化的电池管理解决方法。

参照图 1，LTC3108 用一个小的变压型变电器和一个內部 MOSFET 产生一个串联谐振震荡器。变电器的变压比为 1:100 时，该转化器能以低至 20mV 的键入工作电压运行。变电器的次级绕组向电池充电泵和电子整流器电源电路馈送工作电压，随后给该 IC 供电系统，并给輸出电力电容器电池充电。2.2V LDO 的输入输出设计方案成最先进到平稳情况，以尽早给微控制器供电系统。随后，给主輸出电容器器电池充电至由 VS1 和 VS2 脚位设置的工作电压 （2.35V、3.3V、4.1V 或 5.0V），以给感应器、数字集成电路或 RF 光端机供电系统。当传感器网络工作中并传送数据因此发生低pwm占空比负荷单脉冲时，VOUT 储存电力电容器给予需要的突发性动能。还给予一个电源开关輸出 （VOUT2），以给沒有关机或休眠状态的电源电路供电系统。开关电源优良輸出提示服务器，主输出电压贴近其平稳值了。一旦 VOUT 进到平稳情况，那麼所采集的交流电就被导向性 VSTORE 脚位，以给可选择储存电力电容器或可再可充电电池电池充电。假如动能搜集开关电源是间断性的，那麼这一储存部件就可以用来给系统软件供电系统。还有一个 LTC3108-1 版本号的元器件，除开给予一套不一样的可选择输出电压 （2.5V、3.0V、3.7V 或 4.5V） 之外，与 LTC3108 完全一致。

图 1：LTC3108 程序框图

热电厂产生器的基本概念

热电厂产生器 （TEG） 实际上便是反向工作中的热电厂冷却塔 （TEC）。热电厂产生器运用席贝克效用 （Seebeck Effect） 将机器设备 （根据该设施造成发热量流动性） 上的温差转化成工作电压。输出电压的力度和旋光性在于 TEG 上温差的力度和旋光性。假如 TEG 的冷端和冷捣毁换回去，那麼输出电压就更改旋光性。TEG 可以用一个受气温干扰的电压源实体模型加一个串连电阻器 （要求为 AC 电阻器） 来意味着。

TEG 的规格和电气设备规格型号各种各样。大部分摸组全是正方形的，每侧的长短从 10mm 至 50mm 不一，规范薄厚为 2mm 至 5mm。他们的引路输出电压视规格不一样而不一样，范畴为 10mV/K 至 50mV/K。一般而言，针对给出的 ?T，很大的模块可给予很大的 VOUT，可是有更多的 AC 特性阻抗和更低的传热系数。就给出运用来讲，所须要的 TEG 尺寸在于可以用的 ?T、负荷需用的较大平均功率、及其用于制冷 TEG 一侧的热管散热器传热系数。

为了更好地从 TEG 提取可得到的至大功率，转化器输入电阻务必相应于 TEG AC 电阻器给予有效的负荷配对。LTC3108 转化器展现约 2.5? 的输入电阻，这恰好在大部分 TEG AC 电阻器 （0.5? 至 7.5?） 范畴的正中间。

必须考量的发热量难题

当在一个溫暖的表层置放 TEG 以搜集动能时，务必给 TEG 溫度较低的一侧提升热管散热器，以容许发热量输送到四周空气中。因为暖气片的传热系数，在 TEG 上出现的 ?T 将小于溫暖表层和自然环境两者之间的温差，由于 TEG 具备相比较低的传热系数 （典型性状况下到 1°C/W 至 20°C/W 范畴内）。

参照图 2 所显示的简易热实体模型，考虑到以下事例，一个大中型设备在周边温度为 25°C、外表温度为 35°C 的情形下工作中。将一个 TEG 联接到这台设备上，与此同时在 TEG 溫度较低 （工作温度） 的一侧再加上一个热管散热器。

图 2：TEG 和热管散热器简易的热实体模型

热管散热器和 TEG 的传热系数明确了 10oC总温度差 （?T） 的哪一部分存有于 TEG 的两边。假设热原 （RS） 的传热系数可忽略，假如 TEG 的传热系数 （RTEG） 为 4°C/W，热管散热器的传热系数 （RHS） 也为 4°C/W，那麼落在 TEG 上的 ?T 仅为 5°C。

因为很大的 TEG 面积扩大了，因此 大中型 TEG 比中小型 TEG 传热系数低，因而必须很大的热管散热器才有益。在遭受规格或成本费限定而需要应用相对性较小的散热片的使用中，较小的 TEG 或许比大中型 TEG 给予大量的功率。传热系数相当于或低于 TEG 传热系数的热管散热器可最大限度地提升 TEG 上的温差，因而能最大限度地提升电輸出。

单脉冲负荷运用设计方案事例

由 TEG 供电系统的典型性传感器网络运用如图所示 3 所显示。在这个示例中，TEG 上起码有 4°C 的温度差可以用，因而挑选 1:50 的变电器变压比，以完成最大的功率。

图 3：传感器网络运用事例

LTC3108 给予一个典型性的传感器网络需要的好几个輸出。2.2V LDO 輸出给微控制器供电系统，而 VOUT 运用 VS1 和 VS2 脚位设置到 3.3V，以给 RF 发送器供电系统。电源开关 VOUT （VOUT2） 由微控制器操纵，以仅在须要时给 3.3V 感应器供电系统。当 VOUT 做到平稳值的 93% 时，PGOOD 輸出向微控制器传出提示数据信号。为了更好地在键入工作电压不会有时维持工作中，在后台管理从 VSTORE 脚位给 0.1F 储存电力电容器电池充电。这一电力电容器能够电池充电至达到 VAUX 串联稳压电源的 5.25V 箝位工作电压。假如丧失键入电压源，那麼就全自动由储存电力电容器给予动能，以给该 IC 供电系统，并维持 VLDO 和 VOUT 的平稳。

依据下列公式计算明确 COUT 储存电力电容器的尺寸，以在 10ms 的时长内适用 15mA 的总负荷单脉冲，进而在负荷单脉冲期内容许 VOUT 有 0.33V 的降低。一定要注意，IPULSE 包含 VLDO 和 VOUT2 及其 VOUT 上的负荷，但电流未包含以内，由于与负荷对比，它将会特别小。

充分考虑这种规定，C务必最少为 454μF，因而挑选了一个 470μF 的电力电容器。

选用所显示 TEG （及其尺寸适宜的热管散热器），在 ?T 为 5°K 时工作中，那麼 LTC3108 在 3.3V 时出示的均值电流约为 560μA。用那些数据信息，我们可以测算出，初次给 VOUT 储存电力电容器电池充电必须花多久，及其该电源电路能以多少频率推送单脉冲。假设电池充电环节 VLDO 和 VOUT 上的负荷十分小，那麼 VOUT 最开始的电池充电时长为：

假设推送单脉冲相互间的负荷电流量特别小，那麼一种简易可能较大推送速度的办法是，用从 LTC3108 可得到的均值功率 （在本例状况下为 3.3V ? 560μA = 1.85mW） 除于单脉冲期内所需输出功率 （在本例状况下为 3.3V ? 15mA = 49.5mW）。回收器能够适用的较大pwm占空比为 1.85mW/49.5mW = 0.037 或 3.7%。因而较大单脉冲推送速度为 0.01/0.037 = 0.27 秒或约为 3.7Hz。

一定要注意，假如均值负荷电流量 （如推送速度所确定的那般） 是回收器能够适用的最大的电流量，那麼会沒有多余的搜集动能给储存电力电容器电池充电。因而，在这个示例中，推送速度设置为 2Hz，进而空出基本上一半的可以用动能给储存电力电容器电池充电。VSTORE 电力电容器给予的储存時间运用下列计算公式：

以上测算包含 LTC3108 需要的 6uA 静态数据电流量，并且假设推送单脉冲相互间的负荷很小。一旦储存电力电容器做到满电池充电情况，它就能以 2Hz 的推送速度适用负荷 637 秒，或适用一共 1274 个推送单脉冲。

发热量搜集运用必须全自动旋光性

有一些发热量搜集运用 （如无线网络 HVAC 感应器或地暖供电系统的感应器） 规定电源管理器不但能以极低的键入工作电压工作中，并且能以任一旋光性工作中，由于 TEG 上的 ?T 的旋光性很有可能更改。

LTC3109 是惟一合适摆脱这类挑戰的元器件。LTC3109 应用2个具 1:100 变压比的变电器，能以低至 ±30mV 的键入工作电压工作中。LTC3109 与 LTC3108 的作用同样，包含一个 LDO、一个数据可编程控制器的输出电压、一个开关电源优良輸出、一个电源开关輸出和一个动能储存輸出。LTC3109 选用 4mm x 4mm 20 脚位 QFN 和 20 脚位 SSOP 封裝。图 4 表明了 LTC3109 在全自动旋光性运用中的一个典型性事例。如图所示 5 所显示，该转化器的输入输出电流量随 VIN 转变的曲线图表明，该元件在任一旋光性的键入工作电压时，都能一样优良地工作中。

图 4：全自动旋光性运用事例

图 5：图 4 中转化器的输入输出电流量随 VIN 转变的曲线图

结果

LTC3108 和 LTC3109 能与众不同地在键入电流低至 20mV 时工作中，或是以极低的任一旋光性工作电压工作中，给予了简易和合理的电池管理解决方法，能完成能源搜集，可以用普遍热电器件为传感器网络和其余低输出功率运用供电系统。这种商品选用 12 脚位 DFN 或 16 脚位 SSOP 封裝 （LTC3108 和 LTC3108-1） 和 20 脚位 QFN 或 SSOP 封裝 （LTC3109），给予了空前的低电压工作能力和高集成度，可最大限度地减少解决方法占板总面积。LTC3108、LTC3108-1 和 LTC3109 给予了与目前低输出功率基本上预制构件无缝连接需要的全部輸出，以适用独立型传感器网络运用。

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