利用环境产生电能 创造无电池无线传感器

　　当同步降压型稳压器使输出电压进入稳定时，该转换器进入低静态电流休眠状态，该状态用休眠比较器监视输出电压。在这种运行模式时，负载电流由降压型转换器的输出电容器提供。当输出电压下降至低于稳定点时，该降压型稳压器醒来，重复上述周期。这种提供稳定输出的迟滞方法最大限度地降低了与 FET 切换有关的损耗，并使在非常轻的负载时进行高效率调节成为可能。

　　该降压型转换器正在切换时，提供高达 100mA 的平均负载电流。1.8V、2.5V、3.3V 和 3.6V 这 4 个输出电压是引脚可选的，以方便为微处理器、传感器和无线发送器供电。图 4 显示在稳定和休眠时极低的静态电流，这允许在轻负载时高效率运行。尽管切换时降压型稳压器的静态电流远高于休眠静态电流，但是它在负载电流中所占百分数仍然很小，从而在多种负载条件下实现了高效率 (图 5)。

　　降压型转换器仅在输入电容器中积累了充足的能量时才工作，它以短突发将能量传送到输出，短突发所用时间远短于积累能量所需的时间。当降压型转换器工作时的静态电流在整个积累/突发周期中平均时，平均静态电流非常低，从而非常容易提供收集少量环境能量的电源。稳定状态时极低的静态电流允许 LTC3588-1 在负载不到 100mA 时实现高效率。

　　获得振动能量

　　压电元件能够将机械能 (通常是振动能) 转换为电能。压电元件可以由 PZT (锆钛酸铅) 陶瓷、PVDF (聚偏氟乙烯) 或其他复合材料制作而成。当陶瓷的晶体结构被压缩时，陶瓷压电元件呈现出一种压电效应，内部偶极运动将产生一个电压。当分子相互排斥而发生弯曲时，由长链分子构成的聚合物元件将产生一个电压。陶瓷常常在直接压力之下使用，而聚合物则更容易弯曲。

　　可用的压电器件有很多种，这些器件产生各种开路电压和短路电流。开路电压和短路电流形成一条压电器件的“负载线”，这条线随着可用振动能量的增加而上升，如图 6 所示。LTC3588-1 可以处理高达 20V 的输入电压，此时，一种保护性并联电路保护该器件免受 VIN 上过压情况的损害。如果充足的环境振动导致压电器件产生比 LTC3588-1 所需更多的能量，并联电路会消耗多余的能量，从而将压电器件有效地箝位在其负载线上。

　　LTC3588-1 通过内部低损耗桥式整流器与压电器件连接，桥式整流器可通过 PZ1 和 PZ2 引脚连接。整流后的输出存储在 VIN 电容器中。在 10uA 的典型压电电流时，与桥式整流器有关的压降在 400mV 量级。桥式整流器在 125℃ 时反向泄漏电流不到 1nA，带宽高于 1MHz，能携带 50mA 电流，因此适合其他多种输入电源。

　　可以确定环境振动的特征，以选择具有最佳特性的压电器件。振动频率和振动力以及使用 LTC3588-1 输出电容器库的时间间隔和每次突发所需能量有助于决定最佳压电器件。可以以这种方式设计系统，以便系统按照可用能量允许的频度执行任务。有些情况只要能收集能量，不管多少都行，这时没有必要优化压电器件。

　可以选择的能量储存方法

　　收集的能量可以储存在输入电容器或输出电容器上。宽输入范围利用了以下事实的好处：储存在电容器上的能量与电容器电压的平方成正比。输出电压稳定后，任何多余的能量都储存在输入电容器上，输入电容器的电压也会上升。当输出端有负载时，降压型稳压器能够高效率地将以高压形式储存的能量传送给稳定的输出。尽管输入端的能量储存利用了输入端的高压，但是负载电流被限定为降压型稳压器能够提供的 100mA。如果需要为较大的瞬态负载提供服务，那么可以改变输出电容器的大小，以在瞬态期间支持较大的电流。

　　PGOOD 输出有助于进行电源管理。输出第一次达到稳定时，PGOOD 变高 (相对于 VOUT)，并保持高电平，直到输出降至稳定点的 92% 为止。PGOOD 可以用来触发一个系统负载。例如，PGOOD 变高时，电流突发可以开始，并持续消耗输出电容器电量，直到 PGOOD 变低为止。在有些情况下，利用最后焦耳是很重要，而且如果输出仍然在稳定点的 92% 之内，那么 PGOOD 引脚将保持高电平，即使输入降至低于较低的 UVLO 门限 (就像如果振动停止可能发生的那样) 也一样。