Maxim Integrated Products推出MAX17710業界首款集成了所有電源管理功能的環境能量收集IC,器件可對微能量電池(MEC,一種固態電池)進行充電和保護。MAX17710工作在超低功耗,可從各種不穩定的能源(輸出功率在1μW至100mW)獲取能量,這類能源包括:光(由光電池采集)、振動(由壓電元件采集)、熱(由熱電器件采集)以及RF(比如,近距離通信(NFC))。MAX17710集成了可編程輸入升壓轉換器,不需要昂貴的外部元件即可在能源電壓低至0.8V時對MEC充電。器件通過線性旁路穩壓器保護MEC。MAX17710具有超低靜態電流、輸出可調的低壓差線性穩壓器(可選擇3.3V、2.3V或1.8V),滿足各種不同負載的需求。器件采用厚度為0.5mm的小尺寸TQFN封裝,適用于新型、超薄卡片式設計。這款IC還提供晶片,以滿足更薄外形的設計需求。MAX17710適用于供電智能卡、實時時鐘(RTC)/存儲器備份以及無線傳感器網絡等應用。無線傳感器網絡包括澆灌控制、樓宇能量管理、機器監測系統、資產跟蹤、生物安全系統、醫療應用及其他便攜式消費電子等。
市場需要高度集成的能量收集系統
能量收集系統正在以指數率迅速增長。然而,由于需要整合不同的電源管理模塊和功能,截至目前,市場上仍然缺乏有效的能量收集方案。由于需要安裝基礎部件,占用更多的空間,很難達到系統對尺寸、成本的要求。另外,由于附加部件增大了系統的靜態電流,從而需要更大的儲能電池,使得從低能源環境下的整體功率預算達到不可控制的水平。
MEC的重要性
在創建MAX17710能量收集和電源管理方案的同時,Maxim還與Infinite Power Solutions (IPS)公司THINERGY固態、可充電MEC電池制造商密切合作。THINERGY MEC工作靈活,具有無與倫比的重復充電能力,支持超常的電池壽命。這些超薄、只有郵票大小的儲能產品具有超低自放電率,可常年儲存,不失為高度可靠的備份電源。前所未有的電池工作時間和獨特的金屬薄片封裝,確保產品長期可靠,并且大大降低了維護次數。
MAX17710能量收集和電源管理方案為MEC提供可靠保護,并有效控制儲能。Infinite Power Solutions企業拓展副總裁David Squires解釋說:“結合環境能量采集器件,MEC利用其自主操作和超常供電時間,能夠使設備保持有效工作數十載。”Squires補充說:“在能量收集應用中,電源管理IC所消耗的靜態電流是一個關鍵因素。沒有采集能源時,MAX17710僅消耗1nA的電池電流,達到了前所未有的水平。”
MAX17710提供高效、靈活的能量收集方案
MAX17710內部集成了可編程轉換器、儲能管理緩沖器以及THINERGY MEC充電器和保護器,器件消耗超低工作電流,有效簡化能量收集系統的設計。
MAX17710內置超低靜態電流線性充電器,能夠安全地為THINERGY MEC充電。MAX17710可通過調整輸入電壓、分流多余功耗來保護處于過壓條件下的MEC。器件的超低靜態電流、欠壓保護特性有效避免MEC產生過放電。只有當外部能源把MEC的電壓升高并恢復到安全水平時,欠壓保護電路才會開啟電路工作。
在超低溫度條件下,所有電池均會增大特征阻抗,這會限制能夠為負載提供的瞬態達電流。MAX17710獨特的功能可以管理外部儲能電容,增大電池的輸出電流,即使在非常低的溫度(如-40℃)的條件下,仍然可以提供較高的瞬態電流。
能量收集在遠端、便攜應用中的優勢
設計者采用基于能量采集方案的原因是該方案無須使用昂貴的電源連線連接遠端裝置,也可以減少更換一次性電池的頻率。
很多應用,比如遠端傳感器,需要大量的連接線,這些連接線通常安裝困難且成本較高,還會浪費大量安裝時間。可替代的方法是使用一次性電池,但更換電池不僅繁瑣,也提高了系統成本。機場、醫院等需要強化安全性的系統,時常升級個人身份識別系統。多數類似的便攜系統采用計算量較大的生物特征識別技術,這就需要在ID設備中安裝電池等供電電源。這些電池不但占用設備尺寸,還阻礙了設備的大規模市場化進程。更換每一塊電池更是浪費時間、增加成本。
Maxim的MAX17710與THINERGY MEC相結合,克服了傳統的傳感器裝配受限于電源、電池供電的制約。MAX17710有效利用周圍環境的可用能源(諸如光、熱、RF和振動),配合THINERGY MEC的高效儲能,為遠端傳感器提供了一套理想的供電方案。該解決方案節省了昂貴的連線成本,無需更換一次性電池,從而節省高昂的勞動力成本。
MAX17710也可工作在電網等不需要能量收集的場合,在這些應用中,能源來自電網或大電池,在為系統供電的同時還可以為MEC進行涓流充電,以作為存儲器或RTC的備份電源。當電網斷電,或系統掉電時,儲存在MEC的能量可持續為易失存儲器和/或RTC供電,保持幾小時、幾天甚至幾周的正常工作。此方案可取代體積較大的鈕扣電池和超級電容,后者具有較高的自放電電流,而且工作壽命有限,特別是在高溫條件下。
由于多數能量收集應用要求小型化設計,MAX17710采用無鉛、12引腳、3mm x 3mm x 0.5mm UTDFN封裝。芯片起價$4.11 (2500片起,美國離岸價)。評估(EV)板安裝了MAX17710 PMIC、THINERGY MEC101以及太陽能采集裝置。