飞机结构运用能量收集实现方案

一个电源良好比较器监视 VOUT 电压。一旦 VOUT 充电至其稳定电压的 7% 范围内，PGOOD 输出就会变高。如果 VOUT 从其稳定电压下降超过 9%，PGOOD 将会变低。PGOOD 输出设计成驱动一个微处理器或其它芯片 I/O，而不驱动 LED 等较高电流的负载。

图 4 所示电路利用一个小的压电换能器将机械振动转换成一个 AC 电压源，该电压源馈送进 LTC3588-1 的内部桥式整流器。它可以从小的振动源收集能量，并产生系统电源，而无需使用传统的电池电源。


图4 将振动或压力源转换成电流的LTC3588-1的电路原理图

表1：热源、电压源两种方法优缺点比较


LTC3588-1 是一种超低静态电流电源，专门为能量收集/低电流降压型应用而设计。它可以直接连接到一个压电或可供替代的 AC 电源，对电压波形整流并在一个外部电容器中存储收集的能量，通过一个内部并联稳压器泄放任何多余的功率，并通过亳微功率高效率降压型稳压器保持稳定的输出电压。

LTC3588-1 的内部全波桥式整流器可通过两个差分输入 PZ1 和 PZ2 接入，对 AC 输入整流。整流后的输出再存储到 VIN 引脚处的电容器上，并可用作降压型转换器的能量库。在典型的压电产生电流的情况下，低通桥式整流器具有大约 400mV 的总压降，压电产生的电流通常为 10µA 左右。这种桥能够携带高达 50mA 的电流。一旦在 VIN 上有充足的电压，就启动降压型稳压器，以产生一个稳定输出。

降压型稳压器采用迟滞电压算法，以通过来自 VOUT 检测引脚的内部反馈控制输出。降压型转换器通过电感器将一个输出电容器充电至略高于稳定点的值。它通过以下方法做到这一点：通过一个内部PMOS开关使电感器电流斜坡上升至260mA，然后再通过一个内部NMOS 开关使其斜坡下降至0mA，因此可高效率地向输出电容器提供能量。它提供稳定输出的迟滞方法降低了与 FET 切换有关的损耗，并在轻负载时保持输出。降压型转换器在它切换时提供最小100mA 的平均负载电流。

结论

就能源选择而言，在热源和压电源之间存在权衡问题。表1总结了这两种方法的优缺点。

由于全世界都缺乏模拟开关模式电源设计专长，设计一个有效的能量收集系统一直都很难，如图 1 所示。不过，随着 LTC3108 和 LTC3588-1 的推出，这种状况将为之改观。这些器件几乎可以从任何热源或机械振动源抽取能量，而热源和机械振动源在飞机环境中是常见的。此外，这些器件具有全面的功能并易于设计，因此它们极大地简化了能量收集链中难以实现的电源转换设计。对于飞机状况监视系统设计师来说，这是个好消息，因为这些器件具有高集成度，包括电源管理控制和现成有售的外部组件，就形成完整能量收集链而言，这使它们成为最小、最简单和最易于使用的可用解决方案。