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使用能量收集微控制器消除物聯(lián)網(wǎng)電池更換

2076979 2022-11-24 | pdf | 403.77KB | 次下載 | 免費

資料介紹

不受限制的物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 設(shè)備的設(shè)計人員一直在尋找更好的方法來為這些設(shè)備供電，以最大限度地減少消費者、商業(yè)或工業(yè)應(yīng)用程序的停機時間。原電池需要持續(xù)監(jiān)控，當(dāng)它們最終被更換時，它們會增加一個重要的處理問題。可充電電池解決了處理問題，但設(shè)備需要拆卸、充電和重新安裝。不受限制的物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 設(shè)備的設(shè)計人員一直在尋找更好的方法來為這些設(shè)備供電，以最大限度地減少消費者、商業(yè)或工業(yè)應(yīng)用程序的停機時間。原電池需要持續(xù)監(jiān)控，當(dāng)它們最終被更換時，它們會增加一個重要的處理問題。可充電電池解決了處理問題，但設(shè)備需要拆卸、充電和重新安裝。傳統(tǒng)方法的局限性導(dǎo)致人們對使用環(huán)境能量為設(shè)備供電的能量收集技術(shù)越來越感興趣。設(shè)計人員面臨的問題是收集能量和為電池充電所需的電路會顯著增加設(shè)計的復(fù)雜性、尺寸和成本。傳統(tǒng)方法的局限性導(dǎo)致人們對使用環(huán)境能量為設(shè)備供電的能量收集技術(shù)越來越感興趣。設(shè)計人員面臨的問題是收集能量和為電池充電所需的電路會顯著增加設(shè)計的復(fù)雜性、尺寸和成本。本文簡要介紹了在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中使用能量收集的案例，并概述了設(shè)計人員面臨的一些挑戰(zhàn)。然后介紹了一種通過在微控制器 (MCU) 上集成能量收集和電池充電管理電路來克服這些挑戰(zhàn)的方法。本文簡要介紹了在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中使用能量收集的案例，并概述了設(shè)計人員面臨的一些挑戰(zhàn)。然后介紹了一種通過在微控制器 (MCU) 上集成能量收集和電池充電管理電路來克服這些挑戰(zhàn)的方法。本文將使用Renesas本文將使用Renesas的示例設(shè)備解決方案和相關(guān)評估板，展示如何應(yīng)用該方法有效地消除物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中更換電池的需要。的示例設(shè)備解決方案和相關(guān)評估板，展示如何應(yīng)用該方法有效地消除物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中更換電池的需要。為什么要為物聯(lián)網(wǎng)使用能量收集？為什么要為物聯(lián)網(wǎng)使用能量收集？能量收集對于低功耗無線傳感器系統(tǒng)等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來說是一種很有吸引力的解決方案，它可以部署幾乎不需要維護(hù)或不需要維護(hù)的完全無線設(shè)備。通常，這些設(shè)備仍然需要可充電電池或超級電容器來滿足峰值功率需求。能量收集對于低功耗無線傳感器系統(tǒng)等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來說是一種很有吸引力的解決方案，它可以部署幾乎不需要維護(hù)或不需要維護(hù)的完全無線設(shè)備。通常，這些設(shè)備仍然需要可充電電池或超級電容器來滿足峰值功率需求。原則上，通過收集環(huán)境能量，系統(tǒng)可以使用更小的能量存儲設(shè)備并延長其使用壽命。反過來，只要能量收集功能對設(shè)計的零件數(shù)量增加很少，由此產(chǎn)生的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計就有可能適合更小的封裝。然而，在實踐中，需要額外的組件來實現(xiàn)能量收集阻礙了減少設(shè)計足跡的嘗試。原則上，通過收集環(huán)境能量，系統(tǒng)可以使用更小的能量存儲設(shè)備并延長其使用壽命。反過來，只要能量收集功能對設(shè)計的零件數(shù)量增加很少，由此產(chǎn)生的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計就有可能適合更小的封裝。然而，在實踐中，需要額外的組件來實現(xiàn)能量收集阻礙了減少設(shè)計足跡的嘗試。問題在于，能量收集電源通常需要單獨的設(shè)備來收集環(huán)境能量，并確保對可充電電池或超級電容器等能量存儲設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)某潆姽芾怼?/font>添加到包含 MCU、傳感器和射頻 (RF) 收發(fā)器的本已極簡的無線系統(tǒng)設(shè)計中，這一附加功能可以將具有少量部件的簡單設(shè)計變成相對復(fù)雜的設(shè)計（圖 1）。問題在于，能量收集電源通常需要單獨的設(shè)備來收集環(huán)境能量，并確保對可充電電池或超級電容器等能量存儲設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)某潆姽芾怼?/font>添加到包含 MCU、傳感器和射頻 (RF) 收發(fā)器的本已極簡的無線系統(tǒng)設(shè)計中，這一附加功能可以將具有少量部件的簡單設(shè)計變成相對復(fù)雜的設(shè)計（圖 1）。圖 1：在 IoT 設(shè)備中使用能量收集可以讓用戶免于電池維護(hù)的麻煩，但增加的要求通常會導(dǎo)致設(shè)備越來越大、設(shè)計越來越復(fù)雜，成本也越來越高；所有這些都與不受限制的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計的要求背道而馳。（圖片來源：瑞薩電子）圖 1：在 IoT 設(shè)備中使用能量收集可以讓用戶免于電池維護(hù)的麻煩，但增加的要求通常會導(dǎo)致設(shè)備越來越大、設(shè)計越來越復(fù)雜，成本也越來越高；所有這些都與不受限制的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計的要求背道而馳。