能量收集应用无处不在

图 5：典型的 LTC3105 启动时序

　　为了给微控制器和外部传感器供电，一个集成的 LDO 提供稳定的 6mA 轨。该 LDO 由 AUX 输出供电，从而允许该 LDO 在主输出仍然在充电时达到稳定状态。LDO 的输出电压可以是固定的 2.2V，或可通过电阻器分压器调节。

　　集成的最大功率点控制电路允许用户为给定电源设定最佳输入电压工作点，参见图 6。MPPC 电路动态调节电感器的平均电流，以防止输入电压降至低于 MPPC 门限。当 V_IN高于 MPPC 电压时，电感器电流增大，直到 V_IN被拉低至 MPPC 设定点为止。如果 V_IN低于 MPPC 电压，那么电感器电流就减小，直到 V_IN升高到 MPPC 设定点为止。　　

图 6： 面向单节光伏电池的典型最大功率点控制点　　

　　LTC3105 纳入了在轻负载时最大限度地提高效率的功能，同时，通过将电感器峰值和谷值电流作为负载的函数加以调节，还在重负载时增强了提供功率的能力。在轻负载时，将电感器峰值电流降至 100mA，可降低传导损耗，从而优化了效率。随着负载增加，电感器峰值电流自动提高至 400mA (最大值)。当在中等负载时，电感器峰值电流可能在 100mA 至 400mA 之间变化。上述功能的优先级低于 MPPC 功能，并仅当电源提供的功率超过负载所需时才起作用。

　　在诸如光伏转换之类的应用中，输入电源也许长时间不存在。为了在这类情况下防止输出放电，LTC3105 纳入了欠压闭锁 (UVLO) 功能，如果输入电压降至低于 90mV (典型值)，那么该功能就强制转换器进入停机模式。在停机模式，连接 AUX 和 V_OUT的开关启动，LDO 置于反向隔离模式，流进 V_OUT的电流降至 4uA (典型值)。在停机模式，通过 LDO 的反向电流限于 1uA，以最大限度地减轻输出放电。

结论

　　由于拥有模拟开关模式电源设计专长的人员在全球范围内都处于短缺的局面，因此要设计出如图 1 所示的高效能量收集系统一直是很困难的事。面临的主要障碍是与远程无线感测相关联的电源管理。不过，随着LTC3105、LTC3109 和 LTC3588-1 的推出，这种状况即将完全改变。这些器件能够从几乎所有的光源、热源或机械振动源提取能量。此外，凭借其全面的功能组合以及设计的简易性，它们还极大地简化了能量收集链中难以完成的功率转换设计。对于 WSN 设计师而言这是个好消息，因为其高集成度 (包括电源管理控制和现成有售的外部组件) 使之成为目前市面上最小、最简单和易于使用的解决方案。

　　因此，系统设计师和系统规划师必须从一开始就优先满足电源管理需求，以确保高效率的设计和成功的长期部署。幸运的是，领先的高性能模拟 IC 制造商现在提供越来越多的能量收集电源管理 IC，从而极大地简化了此项任务。