Золотой Шар

К источникам энергии можно отнести тепло человеческого тела, освещение внутри комнаты, солнечный свет, а также кинетическую энергию, полученную от движения человека. Спонсируемый Евросоюзом проект Dephotex разработал методы производства лёгкого и гибкого материала, способного преобразовывать энергию света. Материал будет преобразовывать фотоны в электрическую энергию, которая пойдёт на питание различных электронных устройств либо подзарядки резервных батарей, либо и того, и другого процесса одновременно.

К примеру, при аккумулировании энергии от вибраций, а также от света внутри и снаружи помещения, полученная мощность может составлять порядка нескольких милливатт. И хотя такие уровни мощности могут показаться недостаточными, работа аккумулирующих элементов на протяжении лет может означать, что данные технологии вполне сравнимы с работой аккумуляторных батарей долгой службы (в контексте снабжения энергией и стоимости одного питающего устройства).

Системы с аккумулирующими энергию элементами будут иметь возможность подзарядки. Основным питающим элементом будет выступать аккумулирующий элемент, а резервная батарея может использоваться лишь тогда, когда нет питания от основного источника. Объём энергии, предоставляемый аккумулирующим элементом, зависит от того, насколько долго он находится в работе.

Примером подобной работы может служить компонент LTC3331, в состав которого входит высоковольтный аккумулирующий энергию питающий элемент с синхронным вольтодобавочным DC/DC-преобразователем, питающимся от основной перезаряжаемой аккумуляторной батареи. Компонент может использоваться в качестве источника беспрерывного питания в схемах носимой электроники, беспроводных узлах датчиков (WSN).

Аккумулирующий энергию элемент питания, состоящий из мостового выпрямителя и высокоэффективного синхронного понижающего преобразователя, собирает энергию от пьезоэлектрических, солнечных или магнитных источников. Компонент LTC3331 не требует питающего тока от батареи при подаче стабилизированного питания на нагрузку с аккумулирующего элемента. Лишь 950 нА требуется для работы при питании от основной батареи при отсутствующей нагрузке.

Шунт с током 10 мА позволяет реализовать простую зарядку батареи от аккумулирующего источника энергии. При этом функция отключения при низком заряде батареи предотвратит её глубокий разряд. Перезаряжаемая батарея питает синхронный вольтодобавочный преобразователь, работающий от напряжения 1,8 – 5,5 В. Также она используется, когда собранной энергии недостаточно для стабилизации на выходе вне зависимости от того, какое значение на входе.

Функция управления следит за тем, чтобы зарядка батареи осуществлялась лишь тогда, когда на аккумулирующем элементе накоплен излишек энергии. Ток покоя чипа LTC3335 составляет 680 нА. В цепи компонента предусмотрен счётчик кулонов, следящий за разрядом батареи. Информация о разряде хранится во встроенном регистре и доступна через интерфейс I2C. Вольтодобавочный преобразователь способен работать с напряжением на входе вплоть до 1,8 В. На выходе он выдаёт до 8 вариантов напряжения (которое можно задавать) с током до 50 мА.

Для работы с различными типами батарей пиковый входной ток может составлять от 5 до 250 мА, а диапазон счётчика кулонов – 32768:1. Счётчик следит за током, передаваемым с батареи вне зависимости от того, питает ли нагрузку вольтодобавочный преобразователь. Преобразователь работает в качестве H-моста для любых рабочих условий кроме режима сна.

Ключи A и C включаются в начале каждого burst-цикла. Ток катушки меняется до значения Ipeak, затем ключи А и С отключаются. Далее замыкаются ключи B и D до тех пор, пока ток катушки не упал до 0. Цикл повторяется, пока Vout не достигнет порога спящего режима. Если значения тока Ipeak и времени замкнутого состояния ключей А и С (tAC) известны, то уровень разряда может рассчитываться из формулы q = (Ipeak x tAC)/2.

В вольтодобавочном режиме чип LTC3355 измеряет время замкнутого состояния ключей А и С относительно общего времени замкнутого состояния (tFS, примерно 11,74 мкс). Оно подстраивается внутренним способом для компенсации возможных ошибок в выбранном уровне тока Ipeak из-за изменений в температуре, питании. Таким образом, точно рассчитывается заряд, переданный с батареи во время каждого цикла.

Источник