微能量收集系统

能量采集系统

目前，物联网系统一般采用电池作为电源模块，有限的储能容量使得器件在使用过程中需要频繁地更换电池或充电，大大限制了系统长时间自主稳定运行的能力。近年来，随着光伏和水伏技术的发展，一系列直接从当地环境中捕获能量，并将其转换为电能的器件被发明出来，通过后续驱动电路将电能直接存储在锂电池等储能元件中，为物联网系统的供能提供了新的解决方案。

对于光伏、水伏、热电以及压电等换能器件，元件输出功率通常在 μW 级，无法直接为负载元件提供电能；因此，近来对光伏能量采集电路进行了调研，具体内容如附件所示：

图a表述为无线充电线圈整体结构示意图（新凯师弟赠与），其中一个作为发射端，产生交变磁场；一个作为接收端，把交变磁场转换为电能，驱动后续电路，Rogers课题组曾利用该方法制作无线柔性电子器件，相关成果发表于nature，前期推文具有简单概述大牛报告会（二）——John A·Rogers；图b表述无线充电模块在手机端的应用实例；图c表述无线LED灯实验过程，其中金色线圈产生交变磁场；图d表示LED灯具体结构示意图：集成有线圈，转换为电能驱动LED灯发光；

附录：补充材料

附1、能量捕获电路原理图？

bq25504能够对光伏、热电以及压电等各类元器件输出的微瓦（μw）到毫瓦（mw）级能量进行采集和管理，属于一款低功耗能量管理芯片，支持多种储能元件，例如：可充电锂电池，超级电容等，本推文对相关内容进行详细介绍：

图a表述为基于bq25504制作的柔性可穿戴能量收集系统，采用BPW34元器件实现光能的捕获；图b表述太阳能电池板电源管理模块，通过bq25504实现电能的存储；图c表述基于bq25504搭建的能量捕获系统原理简图，针对具体的工程问题，需要调节Roc1、Roc2电阻大小得到太阳能电池板最优能量输出（开路电压的75%），于此同时，需要调节Rov1、Rov2、Ruv1、Ruv2、Rok1、Rok2以及Rok3电阻大小，对电容器过充、过放等工况进行保护，提高能量存储元件的使用寿命；图d为响应的pcb图；图e表述bq25504能量收集的具体过程，其中负载采用LED等，当VBAT_OK引脚电压上升时，表述系统给电容器充电，下降表述电容器放电过程，LED灯亮，其中，VBAT引脚外接储能电容器；与此同时，从图c可以看出，提高电容大小，能够提高聚集在电极板的电荷量，进而能够提高放电时间；图f表述bq25504元器件结构示意图；附：当VBAT_OV=3.5V，VBAT_UV=2.8V，VBAT_OK=3V，VBAT_OK_HYST=3.2V时，相关电阻取值为：Ruv1=4.43M，Ruv2=5.57M，Rov1=5.31M，Rov2=4.69M，Rok1=3.875M，Rok2=5.5M，Rok3=625K；该芯片Vbias电压为1.24V；

附1、穿越人海只为遇见你~

附2、本文由沁蓝校稿；