讓W(xué)SN節(jié)點(diǎn)不斷電，能源采集系統(tǒng)加速取代電池

能源采集系統(tǒng)已逐漸嶄露頭角。在高效率電源轉(zhuǎn)換積體電路（IC）加持下，能源采集系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)換效率已較過(guò)去顯著提升，因而吸引愈來(lái)愈多無(wú)線感測(cè)網(wǎng)路（WSN）節(jié)點(diǎn)裝置設(shè)計(jì)人員，以能量采集技術(shù)取代傳統(tǒng)電池供電方式，從而降低長(zhǎng)期維護(hù)成本。
　　凌力爾特電源管理產(chǎn)品部副總裁暨總經(jīng)理Don Paulus人類(lèi)周遭存在許多環(huán)境能源，過(guò)去能源采集的傳統(tǒng)方法，往往是藉助太陽(yáng)能板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)，不過(guò)，新的能源采集工具讓使用者能運(yùn)用各式環(huán)境能源產(chǎn)生電能，而且，重要之處不在于電路的能量轉(zhuǎn)換效率，而是在于可為其供電的「平均采集」能量值，例如熱電產(chǎn)生器可轉(zhuǎn)換熱量、壓電元件可轉(zhuǎn)換機(jī)械振動(dòng)、光伏元件用于轉(zhuǎn)換陽(yáng)光，并且上述工具將進(jìn)一步將這些環(huán)境能源轉(zhuǎn)換成為可用的電能。這些能源采集元件能夠?yàn)檫h(yuǎn)端感測(cè)器供電或?qū)﹄娔苡洃涹w（例如電容器或薄膜電池）進(jìn)行充電，并對(duì)微處理器（MPU）或發(fā)送器實(shí)施遠(yuǎn)端供電，而毋須使用本地電源。
　　或許有人會(huì)認(rèn)為，在整個(gè)能量采集過(guò)程中直流對(duì)直流（DC-DC）轉(zhuǎn)換器電路的轉(zhuǎn)換效率是最為關(guān)鍵的因素，然而事實(shí)并非如此。整個(gè)無(wú)線感測(cè)網(wǎng)路（WSN）的轉(zhuǎn)換效率才是最重要的。推理過(guò)程十分簡(jiǎn)單，透過(guò)估算WSN可向系統(tǒng)提供多少環(huán)境能量，即可確定任意讀取和傳送操作的工作周期比，因此，對(duì)于任何應(yīng)用產(chǎn)品，WSN轉(zhuǎn)換效率系決定整體方案之實(shí)用性的重要關(guān)鍵。
　　現(xiàn)行能量采集技術(shù)如振動(dòng)能量采集和室內(nèi)光伏單元在典型工作條件下將產(chǎn)生毫瓦（mW）量級(jí)的功率。如此低的功率似乎用起來(lái)很受限，但無(wú)論就能量供應(yīng)還是就所提供的每能量的單位成本而言，這些技術(shù)大體上已可與長(zhǎng)壽命的主電池匹敵。此外，能源采集系統(tǒng)能在電能耗盡后再充電，而這一點(diǎn)主電池供電的系統(tǒng)是做不到的。
　　
　　環(huán)境能源包括光、溫差、振動(dòng)波束、已發(fā)送的射頻（RF）訊號(hào)，或者任何其他能通過(guò)換能器產(chǎn)生電荷的能源。表1列出從不同能量源可產(chǎn)生的能量。