导言
便携式电源运用范畴既广泛又多样化。从仅耗费几微瓦均匀功率的无线传感器节点 (WSN) 到选用数百瓦时电池组的推车式医疗或数据搜集体系，产品品种十分丰厚。不过，虽然产品品种繁复，这一范畴出现的发展趋势却比较会集，即：规划师所规划的产品不断需求更大的功率，以支撑日益增多的功用;规划师要求用任何可用电源都能给电池充电。第一种趋势意味着增大电池容量。不幸的是，用户常常没有那么大的耐性，所以增大的容量有必要可以在合理的时间内充完电，这又导致充电电流增大。第二种趋势需求电池充电处理方案具有极大的灵活性，因为这类处理方案需求应对多种输入电源和功率。
走运的是，在功率规模的低端，是能量搜集体系的毫微功率转化需求，例如在 WSN 中常见和有必要运用电源转化 IC 的能量搜集体系，这类体系处理十分小的功率和电流，或许分别是数十微瓦的功率和几纳安的电流。
最新的和现成有售的能量搜集产品，例如在振荡能量搜集和室内光伏电池中运用的能量搜集产品，在典型作业条件下，能发生毫瓦量级的功率。虽然这种量级的功率看似有限，可是搜集组件在许多年之中的运转意味着，就能量供给和每能量单位的本钱而言，能量搜集产品与长寿数的主电池可以做到大致类似。此外，选用能量搜集技能的体系一般可以在电量耗尽之后再充电，而由主电池供电的体系则做不到这一点。不过，大多数情况下，会选用环境动力作为主电源，而用主电池弥补环境动力，假如环境动力消失或遭到搅扰，就可以接通主电池。
能量搜集 WSN
咱们周围有丰厚的环境动力，传统的能量搜集办法一向选用太阳能电池板和风力发电机。不过，新的搜集东西答应咱们运用多种环境动力发生电能。此外，重要的不是电路的能量转化功率，而是“均匀搜集到”可用来给电路供电的能量之多少。例如，热电发生器将热 (或冷) 转化成电，压电组件转化机械振荡，光伏组件转化太阳光 (或任何光源)，经过化学作用发生电流的组件转化潮气为能量。这使得有或许给长途传感器供电，或许给电容器、薄膜电池等存储器材供电，这样就能给地处偏远的微处理器或发送器供电，而无需本地电源。
一般来说，在非传统动力商场运用的 IC 有必要具有的功能特色如下：
Ø 很小的备用静态电流：一般情况下低于 6µA，最低可低至 450nA
Ø 很低的发动电压：低至 20mV
Ø 很强的输入电压才干：高达 34V 接连电压和 40V 瞬态电压
Ø 可以处理 AC 输入
Ø 多输出才干和自主的体系电源办理
Ø 主动极性作业
Ø 面向太阳能输入的最大功率点操控 (MPPC)
Ø 可以从低至 1°C 的温度改变中搜集能量
Ø 外部组件最少和占板面积紧凑的处理方案
WSN 基本上是自含式体系，由某种换能器组成，以将环境动力转化成电信号，这以后一般跟从的是 DC/DC 转化器和办理器，以用适宜的电压和电流给下流电子组件供电。下流电子组件一般由微操控器、传感器和收发器组成。
在测验完成 WSN 时，一个需求考虑的问题是：需求多少功率才干使该 WSN 运转? 理论上，这个问题好像适当简略;可是，现实情况是，因为一些要素使这问题有点难以答复。例如，获取读数的频度有多高? 或许，更重要的是，数据包会有多大? 数据需求传送多远? 这是因为，就获取一次传感器读数而言，收发器大约耗费体系所用能量的 50%。有几种要素会影响 WSN 能量搜集体系的功耗特性。参见表 1。
表 1：影响 WSN 功耗特性的要素
当然，能量搜集动力供给的能量取决于该动力能存在多长时间。因而，比较能量搜集动力的首要衡量标准是功率密度，而不是能量密度。搜集能量时一般会遇到很小、可变和不行猜测的可用功率，因而常常选用混合结构，即衔接搜集器和辅佐电力贮存库的结构。搜集器因为能量供给无限 (但功率缺乏) 而成为体系的动力。辅佐电力贮存库 (或许是电池或许是电容器) 能发生更高的输出功率，可是存储的能量较少，从而在需求时供电，不然定时接纳来自搜集器的电荷。因而，在没有环境动力可供搜集能量的情况下，有必要用辅佐电力贮存库给 WSN 供电。当然，从体系规划师的视点看，这进一步增大了杂乱程度，因为他们有必要考虑，辅佐电力贮存库有必要存储多少能量才干补偿环境动力的缺乏。而仅是需求贮存多少能量这个问题，就取决于几种要素，包含：
I. 在多长时间内没有环境动力可用
II. WSN 的占空比 (即有必要读取和传输数据的频度)
III. 辅佐存储库 (电容器、超级电容器或电池) 的巨细和类型
IV. 是否有满意的环境动力可用，既能充任主动力，又有足够的能量余留下来，以当主电源在一段时间内不行用时，给辅佐存储库充电
环境动力包含光、热量差、振荡波束、所发送的 RF 信号或许其他任何可以经过换能器发生电荷的动力。以下表 2 说明晰不同动力可以发生之能量的多少。
表 2：各种动力以及这些动力可以发生之能量的多少
在许多运用中，这样的功率值对体系布置都是有意义的。以下罗列几个比如：
1) 飞机腐蚀传感器
2) 轿车调光窗
3) 桥梁监视器
4) 楼宇主动化
5) 电量计
6) 气体传感器
7) 健康监视器
8) HVAC 操控
9) 电灯开关
10) 长途管道监视器
11) 水表
非传统动力带来了许多时机，一个很好的比如是太阳能供电电子设备商场。跟着企业寻觅各种下降能耗的办法，这个商场持续增长。例如，考虑一下智能电表。智能电表布置在智能电网上，并且由环境动力给智能电表供电很有利，可以下降运营动力本钱。一种可行和足够的动力是太阳能。可是，因为太阳能的功率可变并且不行靠，简直一切太阳能供电设备都装备可再充电电池。因而，一个重要的方针是，抽取尽或许多的太阳能，以给这些电池快速充电，并坚持其充电状况，当没有太阳能可用时，就可将这些电池作为动力运用。
毫微功率 IC 处理方案
明显，WSN 只要十分少的能量可用。这又意味着，体系中所用组件有必要可以应对这么低的功率水平。虽然收发器和微操控器现已处理了这个问题，可是在电源转化方面，依然存在空白。不过，专门为了满意这种需求，凌力尔特推出了 LTC3330，如图 1 所示。
图 1：LTC3330 能量搜集器和电池寿数延伸器
LTC3330 是一款完好的可调节能量搜集处理方案，在可搜集能量可用时，供给高达 125mA 的接连输出电流，以延伸电池寿数。当用搜集的能量向负载供给安稳功率时，该器材无需电池供给电源电流，而在无负载情况下用电池供电时，仅汲取 750nA 电流。LTC3330 集成了一个高压能量搜集电源，当用主电池供电时，还有一个同步降压-升压型 DC/DC 转化器，这样就可为能量搜集运用供给一个不间断的输出，例如无线传感器网络中那些能量搜集运用。
