能量采集系统环境能量转换器基础知识

采集环境机械能的一种普遍方法是利用压电组件。图 3 所示压电材料承受的输入振动，在器件中引起机械应变，之后转换为电荷。PE采集器的等效电路可以表示为一个机械弹簧质量系统，其与一个电气域联接。仔细观察器件的谐振频率，我们可以将整个电路变换为电气域[2]。这样，当受到正弦振动激励时，便可将压电组件建模为一个正弦电流源，其与电容 CP 和电阻 RP 并联。

图 3 某个质量及其电气建模加载的压电组件
另外，我们还可以利用电磁采集器来采集机械能，它通过磁场来利用动能产生电能。为了最大化功率输出，需要对采集器进行微调，让其达到应用环境的最佳谐振频率，并对整流阻抗进行调节以使其匹配2。相比压电采集器，这些器件的调节更加简单，很容易获得理想的功率输出。但是，这两种机械能转换器本身都具有谐振，并且工作频段较窄。

结论
总之，理解能量转换器的特性非常重要。只有理解了它们的特性，才能优化能量转换，制造出一种可行的能量采集系统。能量转换器电源管理的一些重要考虑因素包括能量源属性、能量转换器特性和电源管理性能。匹配电源管理解决方案以从转换器中获得最大输出功率并将其有效存储，要求我们深入地理解上述重要参数。它可以帮助我们开发出拥有最佳性能的能量采集系统，更好地服务于目标应用。

参考文献
1、塞贝克效应：http://en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_effect
2、《低功耗应用能量处理电路》，作者：Y. K. Ramadass，刊发于 2009 年麻省理工学院博士论文。
3、如欲了解 TI 能量采集解决方案的更多详情，敬请访问：www.ti.com/energyharvesting-ca。