解析NFC的线充电功能与物联网传感器的外部电源开发

五连环画

电子爱好者络报道(文字李宁远)传感器的发展趋势，低功耗、微型化、智能化或多或少可以从传感器的际应用中感受到这些趋势的变化。这种能量采集PMU应能有效转换从在μW到W的能量，其工作损耗不应超过微μW级，以支持电能自足的B-18-9传感器节点。过去几年，全球智能手机市场迅速扩张，预计未来仍有一定增量，以手机为代表的终端电子产品出货量的增长对被动元器件销量提升有积极带动作用。

也许是因为在现生活中，我们习惯了电的存在，外部电源的发展所带来的变化并不能让我们感到非常强烈。在这一趋势发展之前，电源疑是电子产品所有电源的来源。很难想象没有电源的支持，传感器中的芯片和设备如何正常工作。


去外部电源化趋势改变传感器供电方式。


简单地说，去外部电源传感器需要现的是，在没有电源的情况下，传感器仍然可以以某种方式收集能量来完成传感器的工作。这与传统的传感器收集能量的方式完全不同。是否需要外部电源本身是一个非常模糊的说法（例如，电感传感器，电阻应变传感器也是一个源传感器），我们这里所说的是现传感器在没有外部电源的情况下的能量收集和有效利用。


在传统的传感器设计中，传感器节点的供电问题一直是系统设计的重点。在低功耗、微型化、智能化的发展趋势下，节点的供电问题再次被放大。如果节点电流能在传感器内部元件之间进行，其结构将更加紧凑，系统电路设计将大大简化。


以比较熟悉的红外传感器为例，不需要外部电源的红外传感器将根据预先设定的光谱波长要求检测其收到的光信号，并将收到的光信号转换为电能。此时，元件中的两个电触点将产生导电通道，从而打开并继续为传感器的运行供电。这种连续的电源循环是这一发展趋势下传感器的理想状态。


如何解决环境能量采集弱的问题


事上，上述理想状态并不容易现。这种传统的环境能量收集通常面临弱电收集的问题。现连续供电循环也有许多困难的方法。随着模拟半导体技术的进步，越来越多的能量收集方案使传感器更容易现这种高效的能源管理。


这种能量收集IC可以有效地将传感器收集的能量转换为稳压电压。高效转换有限收集的能量是传感器对此类IC比较直接的要求。


能量采集PMU广泛应用于具有能量采集功能的PV电池能量采集和传感器中。能量采集PMU必须能够在非常低的环境能量状态下工作，这就要求它具有非常的冷启动速度。内冷启动后，调节器开始在电压跨度可能很大范围内工作。这种能量采集PMU应能有效转换从微W到微W的能量，其工作损耗不应超过微W级，以支持电能自足的传感器节点。


NFC也有助于发展外部电源。


NFC的线充电功能与物联传感器的外部电源开发非常匹配，成为推动传感器发展的主要驱动力。更具代表性的是奇威技术的TNFC线能量采集技术。简单地说，传感器通过NFC从频辐功率传感器接口和频传输中获得能量。这种取电技术类似于NFC的线充电。


目前，线取电的高采集效率约为300W。取电能力将直接影响传感器的效率。300W仍可用于小型传感器的应用。但与NFC线充电一样，这些技术在现阶段的可行性没有问题，但离大规模商业应用还有很长的路要走。毕竟，这种功率效率的能量采集不足以支持传感器完全摆脱电源的限制，但不可否认的是，这种取电技术使传感器更有可能去外部电源。


写在比较后


没有外部电源支持的传感器中的芯片不再是难以想象的。各种能量采集方法的结合将提高传感器在不同条件下收集能量的能力，各种功能的外部电源传感器已经开始在各个领域展示其技能。