能量廣泛存在于我們周圍的世界：太陽(yáng)與電燈釋放著光能，各類振動(dòng)蘊(yùn)含著能量，人類運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生生物熱能，還有充斥于空間各頻段電磁波所攜帶的能量。當(dāng)下，在消費(fèi)類、工業(yè)類、醫(yī)療類以及汽車類等諸多產(chǎn)品中，常常面臨這樣的困境：大容量電池不僅不適用，甚至沒(méi)有足夠的空間來(lái)安置，更別提實(shí)現(xiàn)快速充電了。像可穿戴設(shè)備、遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備以及傳感器網(wǎng)絡(luò)等，這些應(yīng)用很難獲得持續(xù)穩(wěn)定的供電，只能從周邊環(huán)境或傳感器中獲取能量。實(shí)際上，它們沒(méi)有依靠人為方式供電，屬于無(wú)電池工作模式。正因如此，以微電源作為輸入能源的解決方案，擁有著廣闊的市場(chǎng)前景。而如何采集這些種類繁多的微小能量并加以有效利用，已然成為新興的研究課題。

米德方格推出的電源管理芯片——微光充電芯片MF9006，在開(kāi)啟下一代能量采集的競(jìng)爭(zhēng)中搶占先機(jī)。它能夠高效地提取并管理從光源采集的微瓦（uW）至毫瓦（mW）級(jí)電源。

這款芯片面臨的一大挑戰(zhàn)在于：一般用于手持設(shè)備的單節(jié)鋰電池等DC/DC轉(zhuǎn)換器，輸入電流通常在1A左右，很少低于50mA，輸入電壓低于1.8V的情況也較為少見(jiàn)，多數(shù)在3V或2.5V以上。然而，太陽(yáng)能（10~10000uW/cm2）、熱量（25~1000uW/cm2）、振動(dòng)（50~250uW/cm2）、RF（0.01~0.1uW/cm2）等能量采集方式，所提供的電壓往往不足1V，電流也僅為毫安級(jí)或微安級(jí)。所以，能量采集技術(shù)的關(guān)鍵難點(diǎn)，也就是最大的挑戰(zhàn)，在于如何將這些微小的輸入電源收集起來(lái)，這就要求深入研究拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及更深層次的芯片設(shè)計(jì)。

采集完微能量后，并不能直接為終端產(chǎn)品供電，還需要借助存儲(chǔ)元件，如鋰離子電池、薄膜電池或超級(jí)電容等。存儲(chǔ)元件是必不可少的，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)時(shí)間里，系統(tǒng)處于收集能量的狀態(tài)，只有在少數(shù)時(shí)間才會(huì)發(fā)射或應(yīng)用能量。因此，需要將采集到的微能量保存在存儲(chǔ)元件中，最終以特定形式輸出并供電。

微光充電芯片MF9006的工作電壓范圍為150mV~5V，其靜態(tài)流耗極低，僅為580nA。而且，在輸出電流低于10uA的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)超過(guò)90%的效率，這得益于其自身耗電量極小。相比之下，一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器在10mA的情況下，效率一般為50%~60%；在重載或常載情況下，如300mA或500mA時(shí)，效率會(huì)達(dá)到80%~90%。

微光充電芯片MF9006不僅支持最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT），能夠從光伏電池中提取并管理電源，還兼容任何能源存儲(chǔ)元件，例如可充電式鋰離子電池、薄膜電池、超級(jí)電容器或常規(guī)電容器等。

從終端應(yīng)用層面來(lái)看，智能家居、可穿戴設(shè)備、遙控器等需要延長(zhǎng)電池使用壽命的設(shè)備，人體醫(yī)療領(lǐng)域的植入設(shè)備、石油鉆井平臺(tái)和管道等難以觸及的設(shè)備，以及需要大量無(wú)線傳感器供電的環(huán)境感知應(yīng)用等，都可以使用TI最新一代電源管理芯片。

微能源采集技術(shù)為無(wú)電池工作應(yīng)用帶來(lái)的變革清晰可見(jiàn)，至于這種技術(shù)究竟能發(fā)揮多大的作用，我們且拭目以待。

審核編輯 黃宇