提高對工業(yè)環(huán)境（如工廠、工廠和煉油廠）的遠程監(jiān)測和控制水平，使工藝工程師和管理人員能夠看到系統(tǒng)或工廠的整體健康狀況，最終改善決策。增加監(jiān)測和控制覆蓋范圍的最簡單方法是使用Dust Networks SmartMesh無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)可以在遠程環(huán)境中輕松安裝。SmartMesh 傳感器和控制器通常部署在沒有現(xiàn)成電源連接的位置。因此，使用能量收集技術(shù)作為為這些傳感器供電的來源是有吸引力的。??

LTC?3330 是一款毫微功耗降壓-升壓型 DC/DC，采用能量收集電池壽命延長器技術(shù)，該技術(shù)可連接至壓電換能器以提供能量為一個 Dust Networks 微塵供電。LTC3330 集成了一個高電壓降壓型能量收集電源和一個由原電池供電的降壓升壓型 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，以創(chuàng)建一個單輸出始終接通電源，從而為遠端 Dust mote 供電。

當(dāng)振動能量可用時，LTC3330 將其用作電源，而不是電池。在振動能量不可用的短時間內(nèi)，LTC3330 可對一個超級電容器進行充電和平衡，該超級電容器可調(diào)用以支持負載。LTC3330 的能量收集和超級電容器充電 / 平衡電路的組合可將原電池的使用壽命延長幾個數(shù)量級，從而顯著減少更換電池的維護費用 （節(jié)省的成本乘以安裝的傳感器 / 控制器的數(shù)量）。

LTC3330 與防塵器接口

圖 1 示出了 LTC3330 具有一個輸出超級電容器、一個連接了一個灰塵微塵、安裝了一個電池并EH_ON連接到 OUT2。在此配置中，當(dāng)EH_ON為低電平時，V外設(shè)置為 2.5V，當(dāng)EH_ON為高電平時，V外設(shè)置為 3.6V。Midé V25W 壓電換能器以機械方式連接到振動源，其電觸點連接到 LTC3330 的 AC1 和 AC2 引腳。振動源產(chǎn)生 1gRMS在 60Hz 加速度下產(chǎn)生 10.6V 的開路電壓峰.圖2顯示了從V25W壓電傳感器充電的輸入電容。輸入電容在 208ms 內(nèi)從 4.48V 充電至 5.92V。V25W 提供的功率為 648μW。

圖1.帶有超級電容器、電池和連接到 OUT2 EH_ON的灰塵微塵設(shè)置

圖2.Midé V25W 可在 208ms 內(nèi)將 18μF 輸入電容從 4.48V 充電至 5.92V

在施加的 5.0V 電壓下，22μF 電容器的電流僅為 18μF，因此每個VIN_UVLO_RISING和 FALL 事件都會產(chǎn)生 26μC 的電荷，這些電荷可傳輸?shù)捷敵龆耍瑴p去 LTC3330 內(nèi)降壓型穩(wěn)壓器的效率 （90%）。圖 3 顯示了使用 Midé V25W 傳感器將輸出超級電容器充電至 3.6V 的過程。輸出超級電容器充電至3.6V大約需要3300秒。

圖3.Midé 25W 充電輸出超級電容器至 3.6V

在圖1中，當(dāng)EH_ON為低電平時，V外設(shè)置為 2.5V，當(dāng)EH_ON為高電平時，V外設(shè)置為 3.6V。圖 4 中的第一個標(biāo)記指示振動源的激活位置;V在高于VIN_UVLO_RISING閾值。EH_ON升高導(dǎo)致 V外升至 3.6V （V外從 2.5V 開始，因為電池已充電）。隨著EH_ON變高，PGVOUT變低，因為新的V型外尚未達到3.6V的電平。作為 V 上的電荷在被轉(zhuǎn)移到 V外， V在放電和當(dāng) V在達到其UVLO_FALLING閾值，EH_ON變低，導(dǎo)致目標(biāo) V外再次為2.5V。

圖4.Midé 25W 充電輸出超級電容器：2.5V 至 3.6V

假設(shè)輸出電容非常大，并且平均負載小于Midé壓電傳感器提供的輸入功率，輸出電壓在許多周期內(nèi)增加到更高的設(shè)定點3.6V。在從 BAT 設(shè)定點 2.5V 過渡到 3.6V 能量收集器設(shè)定點期間，V外高于 2.5V PGVOUT 閾值，因此，每次 PGVOUT 變低時，PGVOUT 都會變高EH_ON。這個循環(huán)重復(fù)，直到V外達到 V 的 PGVOUT 閾值外設(shè)定為3.6V。

圖5顯示了V的放電外當(dāng)振動源被移除并且 V在低于 UVLO_FALLING 閾值，導(dǎo)致EH_ON變低。V上的超級電容器外將放電至新的目標(biāo)電壓 2.5V，此時降壓-升壓穩(wěn)壓器將打開為塵塵供電。超級電容器在V上的放電外為振動源的短期損失提供能量源，并延長電池的使用壽命。

圖5.振動源關(guān)閉時輸出超級電容器放電

結(jié)論

LTC3330 提供了一個完整的解決方案，用于利用 Midé V25W 壓電換能器和連接到 BAT 引腳的原電池從一個振動源為塵埃網(wǎng)絡(luò)微塵供電。V25W 壓電傳感器支持振動源的輸出功率要求，從而延長電池的使用壽命。當(dāng)與連接到V的超級電容器結(jié)合使用時外，LTC3330 可實現(xiàn)更長的電池壽命，從而減少了更換電池的維護費用。

審核編輯：郭婷