飞机结构运用能量收集实现方案

图2 LTC3108用于无线远端传感器应用,该应用由热电发生器供电(Peltier Cell)

LTC3108用一个耗尽型 N 沟道 MOSFET 开关形成升压型谐振振荡器，该振荡器使用一个外部升压型变压器和一个小型耦合电容器。这允许该器件将低至 20mV 的输入电压升高到足够高，以提供多个稳定输出电压，以给其它电路供电。振荡频率主要由变压器次级绕组的电感和 LTC3108 的输入电容决定，一般在 20kHz至200kHz的范围内。

就低至 20mV 的输入电压而言，推荐约为 1:100 的初-次级匝数比。就更高的输入电压而言，可以采用较低的匝数比，因为这将提供更大的输出功率。这些变压器是标准的组件，可以非常方便地从磁性组件供应商那里得到。凌力尔特公司的复合耗尽型 N 沟道 MOSFET 是 20mV 工作得以实现的关键因素。

如图 3 所示，LTC3108 采用一种“系统级”方法来解决一个复杂问题。它可以转换低压源，并管理多个输出之间的能量。

图3 LTC3108 方框图

利用一个外部充电泵电容器 (从次级绕组到引脚 C1) 和 LTC3108 内置的整流器来升高变压器次级绕组上产生的 AC 电压并对其整流。整流器电路将电流馈送进 VAUX 引脚，向外部 VAUX 电容器提供电荷，然后向其它输出。

内部 2.2V LDO 可以支持一个低功率处理器或其它低功率 IC。该 LDO 由VAUX 或 VOUT中电压值更高的一个供电。这使它能够在 VAUX一充电至 2.3V 时就工作，同时VOUT存储电容器仍然在充电。倘若 LDO输出出现阶跃负载， VAUX降至低于VOUT，电流就可以来自主 VOUT电容器。LDO输出可以提供高达 3mA 的电流。

VOUT上的主输出电压靠 VAUX 电源充电，是用户可编程的，可用电压选择引脚 VS1 和 VS2 编程设定为 4 个稳定电压之一。4 个固定输出电压是：用于超级电容器的 2.35V、用于标准电容器和 RF 或传感器电路的 3.3V、用于锂离子电池终止的 4.1V以及用于更高能量存储和主系统轨以给无线发送器或传感器供电的 5V，从而无须多兆欧外部电阻器。结果，LTC3108 不需要特殊的电路板涂层以最大限度地减少泄漏，而分立式设计不仅需要特殊的电路板涂层，还需要电阻值非常大的电阻器。

第二个输出 VOUT2可以由主微处理器利用 VOUT2_EN引脚接通或断开。启动工作后，VOUT2 通过一个 P 沟道 MOSFET 开关连接到 VOUT。这个输出可以用来给外部电路供电，如没有低功率休眠或停机功能的传感器或放大器。这种应用的一个例子是，给建筑物自动调温器内检测电路组成部分的 MOSFET 供电，使其接通和断开。

VSTORE 电容器的值也许非常大 (数千微法甚至数法拉)，以在失去输入电源时提供延迟。一旦加电完成，主、备份和开关输出就都可用了。如果输入电源出故障，那么仍可继续运行，这时靠 VSTORE 电容器运行。在 VOUT 达到稳定状态以后，VSTORE 输出可以用来给一个大的存储电容器或可再充电电池充电。一旦 VOUT 达到稳定状态，那么就允许 VSTORE 输出充电至高达 VAUX 电压，该电压箝位在 5.3V。VSTORE 上的存储组件不仅可在失去输入源时用来给系统供电，而且还可在输入源能量不充足时用来补充 VOUT、VOUT2 和 LDO 输出需要的电流。