能量采集应用离我们还有多远？

能量采集的概念已经出现数十年，如何将免费能量转化成电能来提供给不同类型的电子仪器及产品应用，是电子及半导体业界发展绿色能源应用的重要课题。近年来能源危机进一步凸显，绿色环保概念更加深入人心，能量采集技术的应用开始迎来发展的春天。IDTechEx数据显示，运用能量采集技术的电子设备将会急剧成长，预计2019年将会超过2.5亿。

能量采集技术应用范围广泛，目前在我们的周围已经有许多运用了能量收集技术的应用。其中，看好该市场并为采集、转换、储能等环节提供电源管理解决方案和系统支持的供应商包括凌力尔特、TI 、Energy Micro、Silicon Labs等。

凌力尔特公司电源产品产品市场总监Tony Armstrong

凌力尔特公司电源产品产品市场总监Tony Armstrong介绍，具体应用实例包括：轮胎磨损/压力监测器、电感耦合智能电网监测器、HVAC和照明控制系统。飞机健康状况监视和资产跟踪系统很快也将运用能量采集技术。

Silicon Labs公司MCU产品线资深应用工程师Farris Bar

Silicon Labs公司MCU产品线资深应用工程师Farris Bar也认为，能量采集将很快可以大量实施，因为它为诸如车辆、资产监视等典型应用带来便利性和自发维护性。而对于更换电池困难或麻烦的所有应用来说，例如用于家居自动化和安全系统的无线传感器节点，也是一个很好的备选方案，能量采集技术正形成一个超大市场。

积极开拓无线网络新市场

在我们的家庭、办公室、工厂和基础设施中，无线传感器网络的广泛部署为系统设计人员创建独特的无线传感器节点供电方法，从而可以为新一代产品提供灵活的外形选择和增强的功能性，开拓新的市场。Farris Bar介绍，在最近几年中，能量收集已经成为嵌入式系统设计人员的供电选择，使无线传感器节点可以用于之前不能通过传统电池供电实现的应用。例如系统设计人员基于能量采集供电电源构建的超薄无线传感器节点，其传输范围超过100米，使用寿命超过20年。

采用收集的能量源为无线传感器节点供电的能力允许嵌入式设计人员提供可显著降低终端用户成本的无线网络系统，它提供了绿色环境效益，即更少的填埋电池。Farris Bar表示，在未来，除了当前应用广泛的太阳能电池之外，我们将会看到能量收集解决方案供应商提供多种不同类型的能量收集源为无线传感器节点供电。如果无线传感器节点放置在光源无法到达的地方，节点可以通过热、震动(压电式)或甚至无线电波能量收集源提供电源。在使用太阳能电池的示例中，能量管理、存储和无线传感器节点电路本质上是相同的。不管收集的是何种能量源，系统的设计原理都是相同的：捕获有限的能量源并存储到薄膜电池，然后使之为超低功耗无线传感器节点供电。

环境能量源包括光、温差、机械振动、已发送的射频(RF)信号或任何其他能够通过某种换能器产生电荷的信号源。这些能量源都在我们的身边，利用合适的换能器，如面向温差的热电发生器(TEG)、面向振动的压电式元件、面向太阳光(或室内照明光)的光伏电池等，可将其转换成电能，甚至可以利用湿气产生电能。此类所谓的“免费”能量源可用来自主地给电子组件和系统供电。

从现成可用的来源采集能量后，不需要电线或电池就能无限期地为应用供电，也可以延长电池供电型系统的工作时间。不过，要想成功地实现一款能量采集解决方案，就必需详细了解环境能量源的特性和采集器/换能器的输出功率能力以及系统的功率要求。

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