微能量采集（EH）是一項(xiàng)極具潛力的技術(shù)，其核心在于從我們周邊的環(huán)境中捕獲并轉(zhuǎn)換游離的環(huán)境能量。我們能夠收集自然界為我們提供的各類能量，具體涵蓋以下幾種：

太陽能（涵蓋熱能、光伏或者 PV 形式）；

動(dòng)力學(xué)能（包括電動(dòng)、振動(dòng)等形式）；

熱電、壓電（基于機(jī)械感應(yīng)原理）；

射頻能（包含近場(chǎng)、遠(yuǎn)場(chǎng)兩種類型）；

摩擦電能（屬于靜電范疇）。

在過往的數(shù)十年間，微能量采集（EH）技術(shù)在理論層面以及實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域均取得了長足的進(jìn)步。大約十年前，特別是在物聯(lián)網(wǎng)（IoT）與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）尚未興起之時(shí)，人們對(duì) EH 技術(shù)存在一些普遍的誤解。

其中一種誤解認(rèn)為，EH 技術(shù)僅僅是一項(xiàng)學(xué)術(shù)實(shí)驗(yàn)，缺乏完善的生產(chǎn)供應(yīng)鏈以及能夠支撐大規(guī)模開發(fā)的生態(tài)系統(tǒng)。

然而，實(shí)際情況是，許多構(gòu)成 PowerIoT 生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分早已存在多年，甚至已有數(shù)十年的歷史。而且這些部分并非新興產(chǎn)物，它們?cè)醋怨I(yè)領(lǐng)域，從新成立的初創(chuàng)公司到規(guī)模龐大的半導(dǎo)體企業(yè)，都有所涉及。只是直到如今，這些部分才逐漸被大眾所熟知，并在生態(tài)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

一個(gè)運(yùn)作良好的 EH 系統(tǒng)，需要多個(gè)組件協(xié)同工作，包括 EH 換能器、能量存儲(chǔ)系統(tǒng)、電源管理集成電路（PMIC）以及負(fù)載系統(tǒng)（如 MCU、無線電、傳感器等）。在這些組件中，PMIC 可謂是最為基礎(chǔ)且關(guān)鍵的部分，堪稱 EH 系統(tǒng)的“大腦”。它通過精準(zhǔn)控制 EH 電源的提取以及電源管理過程，甚至能夠?qū)?a target="_blank">電池管理系統(tǒng)（BMS）集成到一個(gè)簡(jiǎn)單的控制 IC 中。

早在大約二十年前，德州儀器（Texas Instruments）和亞德諾半導(dǎo)體（Analog Devices）等知名企業(yè)便已將 EH PMIC 解決方案推向市場(chǎng)。如今，國內(nèi)企業(yè)米德方格也推出了微能量管理 PMIC MF9006。該產(chǎn)品集成了冷啟動(dòng)模塊、最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）模塊、升壓以及穩(wěn)壓功能，能夠在低至 400mV 的電壓下實(shí)現(xiàn)冷啟動(dòng)。啟動(dòng)后，它可以從太陽能電池板提取直流電，為存儲(chǔ)元件（如電池或超級(jí)電容器，連接至 SECBAT）充電。

關(guān)于 EH 技術(shù)，另一個(gè)廣為人知的誤解便是成本問題，這也是阻礙其大規(guī)模普及應(yīng)用的關(guān)鍵因素。對(duì)成本進(jìn)行評(píng)估并非易事，因?yàn)槿魏晤愋偷某杀臼找娣治龌蛘呖倱碛谐杀荆═CO）分析，都高度依賴于具體的系統(tǒng)、應(yīng)用場(chǎng)景以及運(yùn)行環(huán)境。這種分析的復(fù)雜性，尤其是針對(duì)特定應(yīng)用場(chǎng)景的分析，是導(dǎo)致 EH 技術(shù)在許多案例中被認(rèn)為在經(jīng)濟(jì)上不具可行性的主要原因。

在進(jìn)行成本分析時(shí)，一個(gè)常見的誤區(qū)是僅進(jìn)行一階分析，即單純比較采用 EH 技術(shù)前后物料清單（BOM）的成本。乍一看，替換紐扣電池的成本大約不到 1 美元（批量采購時(shí)），而 EH 技術(shù)的成本則要幾美元（不過目前國內(nèi) MF9006 的價(jià)格已能控制在 1 - 2 美元左右）。即便將可持續(xù)性、更高的可靠性以及自供電部署所帶來的優(yōu)勢(shì)納入考量，選擇 EH 解決方案似乎仍然不太劃算。

然而，要得出準(zhǔn)確的結(jié)論，必須考慮二階（甚至更高階）成本影響，才能進(jìn)行全面、恰當(dāng)?shù)姆治?。一個(gè)簡(jiǎn)單的衡量標(biāo)準(zhǔn)便是更換成本和維護(hù)成本。如果需要更換價(jià)格低廉的紐扣電池，卻需要投入人力成本，例如提供上門服務(wù)，或者需要借助特殊設(shè)備才能抵達(dá)處于惡劣環(huán)境的地點(diǎn)，那么通過 BOM 所節(jié)省下來的成本優(yōu)勢(shì)將蕩然無存。

審核編輯 黃宇