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使用能量收集微控制器消除物聯(lián)網(wǎng)電池更換

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資料介紹

不受限制的物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 設(shè)備的設(shè)計(jì)人員一直在尋找更好的方法來(lái)為這些設(shè)備供電，以最大限度地減少消費(fèi)者、商業(yè)或工業(yè)應(yīng)用程序的停機(jī)時(shí)間。原電池需要持續(xù)監(jiān)控，當(dāng)它們最終被更換時(shí)，它們會(huì)增加一個(gè)重要的處理問(wèn)題。可充電電池解決了處理問(wèn)題，但設(shè)備需要拆卸、充電和重新安裝。不受限制的物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 設(shè)備的設(shè)計(jì)人員一直在尋找更好的方法來(lái)為這些設(shè)備供電，以最大限度地減少消費(fèi)者、商業(yè)或工業(yè)應(yīng)用程序的停機(jī)時(shí)間。原電池需要持續(xù)監(jiān)控，當(dāng)它們最終被更換時(shí)，它們會(huì)增加一個(gè)重要的處理問(wèn)題。可充電電池解決了處理問(wèn)題，但設(shè)備需要拆卸、充電和重新安裝。傳統(tǒng)方法的局限性導(dǎo)致人們對(duì)使用環(huán)境能量為設(shè)備供電的能量收集技術(shù)越來(lái)越感興趣。設(shè)計(jì)人員面臨的問(wèn)題是收集能量和為電池充電所需的電路會(huì)顯著增加設(shè)計(jì)的復(fù)雜性、尺寸和成本。傳統(tǒng)方法的局限性導(dǎo)致人們對(duì)使用環(huán)境能量為設(shè)備供電的能量收集技術(shù)越來(lái)越感興趣。設(shè)計(jì)人員面臨的問(wèn)題是收集能量和為電池充電所需的電路會(huì)顯著增加設(shè)計(jì)的復(fù)雜性、尺寸和成本。本文簡(jiǎn)要介紹了在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中使用能量收集的案例，并概述了設(shè)計(jì)人員面臨的一些挑戰(zhàn)。然后介紹了一種通過(guò)在微控制器 (MCU) 上集成能量收集和電池充電管理電路來(lái)克服這些挑戰(zhàn)的方法。本文簡(jiǎn)要介紹了在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中使用能量收集的案例，并概述了設(shè)計(jì)人員面臨的一些挑戰(zhàn)。然后介紹了一種通過(guò)在微控制器 (MCU) 上集成能量收集和電池充電管理電路來(lái)克服這些挑戰(zhàn)的方法。本文將使用Renesas本文將使用Renesas的示例設(shè)備解決方案和相關(guān)評(píng)估板，展示如何應(yīng)用該方法有效地消除物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中更換電池的需要。的示例設(shè)備解決方案和相關(guān)評(píng)估板，展示如何應(yīng)用該方法有效地消除物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中更換電池的需要。為什么要為物聯(lián)網(wǎng)使用能量收集？為什么要為物聯(lián)網(wǎng)使用能量收集？能量收集對(duì)于低功耗無(wú)線(xiàn)傳感器系統(tǒng)等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來(lái)說(shuō)是一種很有吸引力的解決方案，它可以部署幾乎不需要維護(hù)或不需要維護(hù)的完全無(wú)線(xiàn)設(shè)備。通常，這些設(shè)備仍然需要可充電電池或超級(jí)電容器來(lái)滿(mǎn)足峰值功率需求。能量收集對(duì)于低功耗無(wú)線(xiàn)傳感器系統(tǒng)等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來(lái)說(shuō)是一種很有吸引力的解決方案，它可以部署幾乎不需要維護(hù)或不需要維護(hù)的完全無(wú)線(xiàn)設(shè)備。通常，這些設(shè)備仍然需要可充電電池或超級(jí)電容器來(lái)滿(mǎn)足峰值功率需求。原則上，通過(guò)收集環(huán)境能量，系統(tǒng)可以使用更小的能量存儲(chǔ)設(shè)備并延長(zhǎng)其使用壽命。反過(guò)來(lái)，只要能量收集功能對(duì)設(shè)計(jì)的零件數(shù)量增加很少，由此產(chǎn)生的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)就有可能適合更小的封裝。然而，在實(shí)踐中，需要額外的組件來(lái)實(shí)現(xiàn)能量收集阻礙了減少設(shè)計(jì)足跡的嘗試。原則上，通過(guò)收集環(huán)境能量，系統(tǒng)可以使用更小的能量存儲(chǔ)設(shè)備并延長(zhǎng)其使用壽命。反過(guò)來(lái)，只要能量收集功能對(duì)設(shè)計(jì)的零件數(shù)量增加很少，由此產(chǎn)生的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)就有可能適合更小的封裝。然而，在實(shí)踐中，需要額外的組件來(lái)實(shí)現(xiàn)能量收集阻礙了減少設(shè)計(jì)足跡的嘗試。問(wèn)題在于，能量收集電源通常需要單獨(dú)的設(shè)備來(lái)收集環(huán)境能量，并確保對(duì)可充電電池或超級(jí)電容器等能量存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)某潆姽芾怼?/font>添加到包含 MCU、傳感器和射頻 (RF) 收發(fā)器的本已極簡(jiǎn)的無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，這一附加功能可以將具有少量部件的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)變成相對(duì)復(fù)雜的設(shè)計(jì)（圖 1）。問(wèn)題在于，能量收集電源通常需要單獨(dú)的設(shè)備來(lái)收集環(huán)境能量，并確保對(duì)可充電電池或超級(jí)電容器等能量存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)某潆姽芾怼?/font>添加到包含 MCU、傳感器和射頻 (RF) 收發(fā)器的本已極簡(jiǎn)的無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，這一附加功能可以將具有少量部件的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)變成相對(duì)復(fù)雜的設(shè)計(jì)（圖 1）。圖 1：在 IoT 設(shè)備中使用能量收集可以讓用戶(hù)免于電池維護(hù)的麻煩，但增加的要求通常會(huì)導(dǎo)致設(shè)備越來(lái)越大、設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜，成本也越來(lái)越高；所有這些都與不受限制的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的要求背道而馳。（圖片來(lái)源：瑞薩電子）圖 1：在 IoT 設(shè)備中使用能量收集可以讓用戶(hù)免于電池維護(hù)的麻煩，但增加的要求通常會(huì)導(dǎo)致設(shè)備越來(lái)越大、設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜，成本也越來(lái)越高；所有這些都與不受限制的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的要求背道而馳。