Schaltungen zur Energieernte aus piezoelektrischen und thermischen Quellen entwickeln

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Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Ist VOUT eingeschwungen, kann der Ausgang VSTORE bis zur Spannung VAUX geladen werden, die auf 5,3 V vorgespannt ist. Das Speicherelement an VSTORE versorgt nicht nur das System, wenn die Spannung ausgefallen ist, sondern kann auch benutzt werden, den Strom zu ergänzen, der an den VOUT-, VOUT2- und LDO-Ausgängen erforderlich ist, wenn die Eingangsversorgung nicht ausreichend ist.

Ein Power-Good-Komparator überwacht die VOUT-Spannung. Erreicht VOUT 7,5% seiner geregelten Spannung, geht der PGOOD-Ausgang auf „high“. Fällt VOUT mehr als 9% unter die geregelte Spannung, geht PGOOD auf „low“.

Dieser PGOOD-Ausgang ist dazu gedacht, einen Mikroprozessor oder andere Chip-I/O zu versorgen und nicht dazu, eine höhere Stromlast als z.B. eine LED zu treiben.

Wann lässt sich Energy Harvesting einsetzen?

Dank integrierter Hochleistungs-Schaltungen für Energy Harvesting entwickelt sich dieser Markt rapide. Neue integrierte Schaltungen machen so genannte Nano-Power-Designs möglich und zuverlässig. Um die Märkte der piezoelektrischen und thermischen Methoden des Energy Harvesting zu unterstützen, müssen die Hersteller von Umformern verschiedene Parameter ihrer Produkte veröffentlichen, was in der Vergangenheit nicht nötig war.

Hersteller von piezoelektrischen Elementen müssen die Leerlaufspannung über die Beschleunigung für verschiedene Spitzenmassen und die entsprechende Quellenimpedanz des Piezoelements unter den gleichen Schwingungsbedingungen publizieren. Diese Angaben und der ansteigende UVLO-Schwellwert (UVLO rising threshold) der Powermanagement-Schaltung werden dazu benutzt, den minimalen Schwingungspegel zu bestimmen, bei dem der WSN arbeiten kann.

Von den Herstellern von TEG müssen die Systementwickler die Leerlaufspannung über den Temperaturunterschied und den dazugehörigen Quellenwiderstand erfahren. Darüber hinaus müssen die TEG-Hersteller die thermische Impedanz der TEG angeben und Modelle zur Verfügung stellen, mit denen man die Temperaturdifferenz in einem System mit Kühlkörpern auf beiden Seiten des TEG bzw. zwischen Kühlkörpern in unterschiedlichen Umgebungstemperaturen und mit und ohne Luftströmung berechnen kann.

Energy Harvesting ist potenziell überall einsetzbar. Diese Technik erweitert die Lebensdauer von Akkus bis zur nutzbaren Lebensdauer der Endprodukte. Das ist wahrscheinlich der größte Vorteil, den diese neue Technik eröffnet. In einigen Anwendungen lassen sich Akkus bereits komplett ersetzen. //

* * Brian Shaffer ... arbeitet als Applications Manager im Bostoner Design Center von Linear Technology.

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