能量收集往往涉及權力清除涓涓細流從非常低的能量環境**。對於這些應用，設計者關注的是能夠將最小可用電壓電平轉換成有用功率的電路。相反，高能量源需要一類能夠有效地處理由諸如太陽能電池板、熱電發電機和壓電器件的能量轉換器產生的高電壓水平的電路。設計師可以使用從製造商包括線性技術中，半導體、羅姆半導體、意法半導體器件實現高效的高壓能量收集系統，德克薩斯文書，其中。
低能量的應用，高效的能量收集晶元等先進裝置eh4205線性模組，線性技術ltc3108、德克薩斯文書bq25570旨在清除功率從換能器產生有限的電壓水平低20 mv，最大值為6v左右。在這些系統的核心，公升壓轉換器帶來低電壓到有用的水平供電電路和充電超級電容器和電池。
高能量源及其各自的換能器可以產生輸出電壓電平，這些電壓電平很容易超過這些低電壓器件的最大輸入範圍。例如，諸如菲尼克斯觸頭2885456模組的太陽能板產生近18 v輸出。在工業應用和其他高能量環境中由高振幅振動驅動，壓電器件可以實現幾十伏特的輸出水平。同樣，熱電發電機能產生類似的輸出電壓水平以及雙方之間存在乙個足夠大的溫度差時，雖然達到這個溫度差可以是乙個艱鉅的任務最好。
寬輸入電壓轉換器
通常情況下，能量收集設計將多餘的收穫功率儲存在負載直接使用之外。對於高能量源，設計者將使用降壓轉換器將感測器輸出電壓降到適合於供電電路和充電電池或其他能量儲存裝置的水平。
對於這些應用，能量收集固有的波動決定了具有寬vin範圍的dc/dc轉換器。例如，羅姆半導體bd9g341efj提供了乙個12 v的輸入電壓範圍為76 v和德克薩斯儀器lm5017功能更廣泛的輸入電壓範圍從7.5 v至100 v的延伸
對於需要低輸入電壓範圍內支援應用，設計師可以把降壓/公升壓轉換器如njr njm2360或半導體ncp3163，兩者都支援的輸入電壓範圍從低至2.5 v，但延伸到40 v的設計需要最少的外部元件，這些元件es整合多個晶元特性，典型地提供電流限制以及過電壓和欠壓保護(圖1)。
羅姆半導體bd9g341efj圖
圖1：寬輸入電壓轉換器如羅姆半導體bd9g341efj提供額外的電源管理功能，如過壓、欠壓、限流保護。
意法半導體的spv1020，支援輸入電壓範圍從6.5 v至40 v，提供了乙個晶元上的「擾動觀察」的mppt演算法，定期對太陽能電池的工作電壓和糾正操作點，如果裝置觀察相應增加產量細胞。如果太陽能電池的輸出減小，器件的工作電壓也在相反的方向繼續擾亂工作電壓和功率的變化觀察，直到找到新的mpp。
意法半導體spv1020圖
圖2：專業的能量收集裝置如意法半導體spv1020包括內建的最大功率點跟蹤(mppt)旨在從環境能源如太陽能發電的演算法優化。(由凱利訊半導體)
piezoelectric的力量
其他高能量源可能需要額外的電路元件來實現最大的發電。壓電裝置可以產生懸臂懸臂壓電裝置來回彎曲產生的正弦輸出。在廣泛的運動範圍內，這些器件可以產生大量的輸出電壓電平。例如，乙個10公釐的撓度測量專業ldt0-028k可在24 v和最大撓度過量產生電壓輸出可以產生電壓超過70 v
雖然二極體可以用來簡單地夾壓壓電器件的交流電壓輸出，但專門的控制器提供了一種更有效的方法。例如，ltc3588-2整合乙個低損耗全波整流橋線性技術、高效率的降壓轉換器，帶隙基準，並要求提供乙個完整的能量收集解決方案，以最少的外部元件等功能(圖3)。設計了乙個18 v的輸入電壓，該ltc3588-2包括過壓保護使用輸入保護併聯設定在20，在操作過程中，收穫的能量可以儲存在輸入電容和輸出電容。雖然負載電流名義上只限於降壓轉換器可以提供的，工程師可以根據需要調整輸出電容以支援更大的負載電流要求。
圖ltc3588-2線性技術
圖3：設計從壓電裝置和其他交流電壓源中提取能量，ltc3588-2整合了乙個全波整流橋和其他功能元件，需要最少的外部元件實現乙個完整的能量收集解決方案的線性化技術。
這種型別的裝置的其它變化為轉換器的輸出上的能量儲存提供了更廣泛的支援。例如，線性ltc3330降壓-公升壓型dc / dc支援輸入電壓從3 v至19 v，與ltc3588-2，整合了乙個全波整流橋，buck變換器，並要求支援乙個完整的能量收集解決方案的其他特點。
此外，該ltc3330包括乙個單獨的buck-boost變換器的設計是由乙個外部電池驅動。無論是能量採集降壓轉換器還是電池降壓-公升壓轉換器都可以將能量傳遞給裝置的輸出引腳。如果周圍的能量源失效，降壓-公升壓轉換器從電池汲取功率;當足夠的收穫能量可用時，降壓轉換器工作，將電池上的電流汲取減少到零。通過這種方法，設計者可以利用高壓太陽能收集，但確保負載繼續接收功率，即使當太陽能源褪色。
結論
與從低能量環境源產生功率相比，來自高能量源的能量收集會帶來額外的挑戰，並決定額外的設計功能和效能要求。對於這些應用，具有寬vin範圍的專用裝置、嵌入式mppt演算法或全波整流器可以幫助簡化設計，同時最大化能量轉換。使用可用的專用積體電路，工程師可以實現能量收集設計，能夠高效地轉換來自高能量源的高壓換能器輸出。
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