Page 9 - 能量採集技術開啟醫療應用新局

(能量採集器)透過將通常廢棄至 環境中的振動能量轉化為可用的 電能，提供了一種穩定可靠的解決 方案。它們非常適合需要為電池充 電、為超級電容器供電或直接為遠 端感測器系統供電的應用(圖1)。
系統的總體性能取決於許多 因素，例如輸入振動、換能器的 幾何形狀和材料，引起振動的質 量以及電子介面。由於這個原因， 即使在早期設計階段，也強烈建 議對換能器和電路接面行為進行 快速、可靠的定量估計，以便最佳 化整個系統。
圖1:S234-H5FR-1803XB壓電晶體將振動轉化為電能。
(圖片來源:Piezo.com)
壓電效應的分析可以用圖2 所示的電路來概括。電感LM代表 等效慣性品質，電容CM代表換能 器的彈性，電阻器RM代表機械損 耗。機械部份由力產生器FIN提供 動力，這與反饋力產生器α-VP相 反，後者由電容CP上元件輸出上 產生的電壓控制(逆壓電效應)。 同時，機械速度 會產生電流β ， 用於提供電容輸出(壓電的直接影 響)和連接到換能器的其他可能的 電氣負載。因此，模型辨識涉及獨 立參數LM、CM、RM、CP、α和β (圖 2)。α和β是與系統相關的熱係數。
圖2:壓電效應的等效電路。
(圖片來源:“A piezoelectric vibration based generator for wireless electronics.”Smart Materials and Structures 13 (2004) 1131-1142)
電源管理IC
利用溫差可以進行發電。太陽 熱能和地熱系統產生的廢熱，甚至 家用電器產生的排放電流都可以 被採集起來。
假設使用電池供電的無線物 聯網(IoT)裝置在由人體、烤箱和馬 達等產生的溫度梯度環境中運行。 如果沒有能量採集，此類裝置的電
圖3:MAX17710的簡化工作電路圖。
(圖片來源:Maxim Integrated)
PULSE
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