能量收集，让物联网更“长寿”

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在为手持终端、便携设备以及远离电源的固定设备供电时，除了电池是否还存在更优的解决方案？这一问题的答案始终与实际应用需求及技术发展紧密相关。近年来，能量采集技术已逐步走出实验室，进入工程设计领域。短期内，虽然它尚无法全面取代各类场景中的电池，但其已展现出多项优势，例如支持传感器无需更换电池长期运行，以此来节约成本。#嘉立创PCB#

目前，基于振动、温差、光照及其他环境能源的微型能量采集装置已逐渐实现商业化应用，其输出功率可达毫瓦级别。尽管几毫瓦看似微小，但对于采用超低功耗技术的产品而言已足够适用。 #电源管理芯片#

从工程角度看，能量采集技术拓展了系统供电方式的可能路径，同时也促使工程师在设计思维，尤其是能量管理策略上作出调整。尽管该技术并未完全颠覆传统电路设计中追求能效最优的准则，但其不少实践方法往往与直觉经验有所不同。

由于能量采集技术涵盖范围广泛且形式多样，难以对其整体市场规模进行准确估算，且仍有诸多潜在应用尚未被发掘。目前，行业分析多聚焦于该技术可明确替代电池的细分领域。据 Darnell Group 调研数据显示，预计到 2012 年，投入使用的能量采集器与薄膜电池数量将达到 2 亿个；而在汽车、家居、工业、医疗、军事及航天等领域，相关应用数量预计将从 2008 年的 1,350 万套增长至 2013 年的 1.641 亿套。

无线传感器网络因其需长期自主运行的特点，成为能量采集技术的重点应用方向。根据部署环境不同，这些节点可从光照、振动或其他来源获取能量。

典型的能量采集系统包含储能单元、能源管理电路、电源管理芯片及超低功耗微控制器（MCU）等多个组成部分。系统设计的关键目标之一，是实现电源电路与应用电路之间的良好匹配，从而获得整体最优性能。只要设计人员确认采集技术能够满足产品需求，相应的应用便可得以开发。

虽然可采集的能量来源丰富多样，但它们具有一些共性：它们通常产生不稳定的电压，而非电子电路常用的 3.3V 稳定电源；同时，这些技术提供的电能具有间歇性，有时甚至中断。因此，设计工程师需要借助电源管理芯片来解决这些问题。

电源管理芯片是整个系统中的关键环节。在典型的微能量采集架构中，位于中间的电源管理 IC 承担承上启下的作用，连接能量采集器与储能单元，其性能直接影响系统整体的能量转换与收集效率。

以 MF9006 为例，这是一款集成电量管理、充放电控制及储能器件管理功能的微光收集管理芯片。该芯片可在低至 400mV 电压、15μW 功率的输入条件下实现冷启动，启动后可从太阳能电池板等光电转换装置获取直流电能，并为可充电电池或超级电容充电，同时通过两路 LDO 稳压器为不同负载提供稳定电压。

其核心参数包括：冷启动电压 280mV、全工作静态电流 505nA、最大输入电流 120mA、稳压效率高达 91%。这些指标表明该芯片能够从极低电压（接近 0.28V）启动，自身功耗极低，可高效收集微瓦至毫瓦级能量，适用于光伏、热电等低功率输出场景，确保在微弱能量环境中仍能稳定运行并实现高效能量转换。