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專業(yè)的PMIC滿足能量收集需求

需要有效的電源管理需要的，因為大多數(shù)的環(huán)境資源不規(guī)則的能量輸出的能量收集應(yīng)用程序特定的緊迫性。因此，電源管理IC(PMIC的)在管理收獲能量輸出和提供電壓和電流要求的水平的重要作用。對于被控建筑能量采集設(shè)計，集成的電源管理功能，可往往意味著相對簡單的增加可以從制造商，包括在其他模擬器件，Intersil公司，凌力爾特，德州儀器，專業(yè)化的PMIC工程師。

能量收集可提供功率的幾乎永久源，但變化從環(huán)境來源能量需要小心管理的電壓和電流輸送到負載。同時，在電子產(chǎn)品中使用的傳統(tǒng)的PMIC提供一套廣泛的功能，通常不需要簡單的能量采集設(shè)計是和會增加不必要的負擔已緊張的功耗預(yù)算。

能量采集的PMIC并不比它們的通用同行不太復(fù)雜的設(shè)備，但是這些設(shè)備的設(shè)計，以提供一組所需的這些應(yīng)用的功能更有限。不像在更傳統(tǒng)的應(yīng)用程序中的電源管理要求，能源采集PMIC的，至少，需要從非常低的能源，管理電力和可用的水準，從而穩(wěn)定電壓的能力。由于能源的波動會導(dǎo)致功率電平下降到低于可用的水平，這些設(shè)備通常還需要提供“電源就緒”的信號，表明當穩(wěn)壓輸出超過某一最小閾值。除了這些基本功能，PMIC的用于能量采集的設(shè)計提出了一套專門的特性和功能調(diào)整，以這些應(yīng)用程序。

雖然設(shè)計為靶向能量采集應(yīng)用中，德州儀器TPS65290是一個多模PMIC不僅能夠在能量收集而且其他的低功耗設(shè)計(圖1)的尋址范圍廣泛的功率管理要求。其片上特性使該器件能支持廣泛的系統(tǒng)負載情況，從一個微安的分數(shù)到幾百毫安。片上功能包括一個非常低的靜態(tài)電流始終保持接通電源，具有500 mA降壓/升壓轉(zhuǎn)換器，150 mA的低壓降穩(wěn)壓器，和八個配電開關(guān)。其集成的可編程輸入電壓監(jiān)視通過允許沒有主機處理器的介入連接不同的電源塊和開關(guān)和斷開支持能量采集的設(shè)計，尤其如此。此外，TPS65290集成電阻分壓器，I2C上拉電阻，SPI下拉電阻，升壓/降壓補償，并且產(chǎn)生一個中斷拉電阻。因此，工程師通常只需要添加少量的外部電容器和電感器提供能量收集應(yīng)用提供一個全面的多軌道的解決方案。

德州儀器TPS65290圖片

圖1：專業(yè)的PMIC如德州儀器TPS65290提供的功能集，旨在滿足對電源管理的要求沒有進一步的負擔過重緊的功率預(yù)算的超低功耗能源采集設(shè)計。 (德州儀器提供)

設(shè)計人員還可以找到許多內(nèi)置專門提供設(shè)備能力和更具體的能量采集源需求之間的緊密匹配的PMIC的。例如，Intersil的ISL1801是專為太陽能能量收集，并能夠在降壓，升壓或降壓 - 升壓拓撲結(jié)構(gòu)進行操作，以最大限度地利用太陽能電池陣列的輸出能量。在它的電源管理功能，該PMIC集成了兩個開關(guān)穩(wěn)壓器，VR1和VR2(圖2)。能夠被直接連接到輸入電壓高達90伏，VR1提供穩(wěn)定的電壓VR2，這又可以用來提供一個調(diào)節(jié)電壓供應(yīng)MCU或其他外部電路。它的電源良好信號(PGOOD2)表示VR2輸出電壓所需的操作水平之內(nèi)。

Intersil的ISL1801的圖像

圖2：更專門的PMIC，如Intersil的ISL1801，著眼于匹配到特定能量采集應(yīng)用如太陽能電池陣列的功率管理功能。 (Intersil公司提供)

雖然諸如TI的TPS65290與Intersil的ISL1801設(shè)備為能量收集提供的專用電源管理支持，設(shè)計人員還可以找到嵌入專門的能量收集IC，例如凌力爾特的LTC3108和LTC3588-2，其中包括先進的電源管理功能。

凌力爾特LTC3108的電源管理是基于升壓拓撲結(jié)構(gòu)，使裝置收集能量來源低至20毫伏。隨著一個2.2 V LDO輸出供電的外部MCU中，LTC3108的主要調(diào)節(jié)的輸出是用戶可編程的，以4個固定電壓之一，以權(quán)力的其他應(yīng)用電路。正如在這個類中大多數(shù)設(shè)備中，LTC3108提供一個電源良好指示信號主輸出電壓范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。

其他能量收集設(shè)備，如線性技術(shù)LTC3588-2擴展這些功能，結(jié)合的電源管理功能與需要充分收獲交流輸出由壓電元件產(chǎn)生的功率調(diào)節(jié)功能。凌力爾特LTC3588-2用一個高效率降壓轉(zhuǎn)換器(圖3)集成了一個全波橋式整流器提供這些更廣泛的功能。隨著片上參考和欠壓鎖定(UVLO)功能，該LTC3588-2集成一個比較器產(chǎn)生一個電源良好信號時，該設(shè)備達到由工程師編程的具體輸出電壓電平。

凌力爾特LTC3588-2圖片

圖3：更專業(yè)的能量采集裝置同時結(jié)合了電源管理和功率調(diào)節(jié)功能，如全波橋式整流器集成在凌力爾特LTC3588-2。 (凌力爾特公司提供)

光伏電池生產(chǎn)他們的最佳的功率輸出在一個特定的點叫上自己的IV曲線的最大功率點(MPP)。制造商提供了一個額外的類能量收集器IC，包括處理這些額外的電源管理要求所需的能力。例如，所述的凌力爾特LTC3105集成維持從上述用戶可編程的MPP控制閾光伏電池的輸入電源電壓的MPP控制器。該器件采用專有技術(shù)，自動調(diào)節(jié)峰值電流限制，以保持在操作，最大限度地從源頭上輸出功率電平。

德州儀器(TI)設(shè)計了SM72442控制器的SM72295全橋驅(qū)動器工作，以從太陽能電池板優(yōu)化能源收獲。集成到SM72442控制器，最大功率點跟蹤(MPPT)算法監(jiān)視輸入電流和電壓，并控制PWM占空比以保持以最大化來自光伏模塊的輸出能量所需要的MPP設(shè)定點。以保持工作在MPP，該設(shè)備使用它的片上8通道，12位模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，以感測輸入和輸出電壓和電流。

最后，生產(chǎn)廠家解決許多專門的能量收集應(yīng)用程序需要的電池管理。面臨著在周圍的能量或峰值電流需求的大范圍波動，工程師常常需要補充能量采集的設(shè)計與能量儲存裝置，如超級電容器或可再充電的鋰離子電池。設(shè)備，如ADI公司的ADP5090，凌特LTC3331和德州儀器BQ25505集成的能量收集，電源管理，并且需要在這些應(yīng)用中的電池管理功能的全面補充。例如，ADI公司的ADP5090提供一個集成的電源路徑管理控制模塊可以自動切換從能量采集電路，充電電池，甚至是原電池(圖4)電源。

ADI公司ADP5090圖片

圖4：設(shè)備，例如ADI公司的ADP5090結(jié)合能量收集，電源管理和電池充電功能，簡化電池備份環(huán)境中的供電設(shè)計設(shè)計。 (ADI公司提供)

結(jié)論

在能量采集設(shè)計，電源管理在提供穩(wěn)壓電源，盡管波動的環(huán)境，能源特別重要的作用。雖然專業(yè)的PMIC提供的功能調(diào)整為能量采集的設(shè)計，許多專用的能量收集IC包括集成的電源管理功能作為其功能的一部分。使用這些能量收集的PMIC和專用集成電路，工程師可以容易地與另外的部件的最少數(shù)量的增加相對復(fù)雜的功率管理功能。