在全球面对动力紧缺、气候变暖等严重问题的状况下，人类为了生计和开展转而去寻觅和运用清洁动力技术。清洁动力包括太阳能、风能、热能、振动能、海洋能，以及其他能量如人体动能、生化能等能量。跟着科技的开展，无线传感器网络技术现已渗透到人类出产和日子的方方面面。无线通讯网现已逐渐开展到能为任何人和物件之间随时、随地通讯的物联网，网络的规划极速扩展，但与此一同物联网的全体的安稳性和可持续开展问题也越来越杰出。与此一同，为了满意人类日子的需求，越来越多的传感器需求被安放在人迹罕至或许环境恶劣的区域，这些区域恶劣的环境决议了人们无法运用化学电池为无线传感器节点供电，因为在这些区域替换化学电池往往是一件不太可能的作业。正因为这些原因，本文才想到选用可再生动力（动态动力）为无线通讯节点供能来处理这些问题。
一套微型温差发电器供应无线传感器网络的体系。该体系以微型温差发电器作为能量源，以德州仪器公司的超低功耗能量办理芯片BQ25504作为 DC-DC升压改换器完成了能够从低至80mV的能量源搜集能量，并运用外围电路完成对能量源的最大功率点盯梢操控，并结合能量缓冲器在必要时存储能量，然后经过MIC841N双电压比较器和TPS78001超低压差线性稳压器，完成了微型温差能量的有用搜集和运用。该体系经过高效的能量搜集和有用的能量办理完成了无线传感器网络的功用，成为了真实的能量自供应无线传感器体系，一同也适应了现在我国通讯职业绿色无线电的开展要求。
依据微型温差发电器的无线传感器网络节点架构模型
为了满意微型温差发电器供应的无线传感器网络体系的要求，本文规划了如下的无线传感器节点发射端的体系架构，如下图1所示。
图1微型温差发电器无线传感器网络节点发射端架构
由图1可知，微型温差发电器供电的无线传感器网络节点的发射端结构由温差电能搜集器、具有MPPT功用的升压电路、能量缓冲器和体系负载（无线传感器节点）组成。温差电能搜集器是由热电转化芯片组成的，能够依据实践的运用场所的巨细和所需电能的多少决议热电转化芯片外表积巨细和叠加的层数，用以满意不同的运用环境。电源办理%&&&&&%首要是由最大功率点盯梢模块（MPPT）、电能输出接口、充电器（DC-DC升压模块）、能量缓冲器构成。其间能量缓冲器电路由储能电容、比较器电路和稳压器电路构成。负载首要包括处理传感器搜集到的数据，并经过无线发射模块发射出去。由图1可知，在微型温差发电器供电的无线传感器网络节点中，电源能量办理电路（Power Management Integrated Circuit， PMIC）是极其重要的一环，它所包括的电路功用多而重要，是微型温差发电器能量搜集体系的关键所在。
电源能量办理操控电路（PMIC）全体规划方案
在本文中电源办理操控电路首要包括了如下功用，最大功率点盯梢、DC-DC升压转化和能量缓冲。如图2所示，依据微型温差发电器的能量自供应无线传感器体系的能量搜集和管电路首要是由芯片BQ25504、MIC841N、TPS78001和储能电容器以及它们相应的外围电路构成。超低电压升压转化和办理芯片BQ25504，低功耗多功用电压比较器MIC841N和线性稳压输出芯片TPS78001一同构成了微型温差发电器供应的无线传感器网络节点的温差能量搜集和办理运用的多重功用。
图2体系温差能量搜集和运用电路原理图
在本文中，BQ25504电源办理芯片首要完成了从热能转化模块中以超低功耗罗致能量。BQ25504是一个16个引脚的、3mm*3mm分装的高效率能量办理芯片，16个引脚顺次逆时针散布，本文经过合理地运用这些引脚的相应的功用，完成了微型能量的高效办理。除此之外，该芯片的一个明显长处是具有超低的作业发动电压，这使得它能够在安稳作业时从低至80mv的能量源提取能量，并对超低电压进行升压转化，以便后续电路进行存储运用。在本文电路中，调配适宜的外围电路完成了从超低功率能量源搜集电能的最大功率点盯梢，这关于微型温差能量自供应体系有着至关重要的效果。一同经过外围电路设定过压和欠压的电路维护，确保芯片的安稳作业。
MIC841N是一个超低功耗的具有内部参阅电压的双电压比较器。在本文中经过设置其电压比较的上限和下限来驱动后边的线性稳压器。其作业的特点是，经过不断的检测引脚VDD上的电压，并与引脚LTH和HTH上设定的作业电压进行比较，然后确认输出的电压（即引脚OUT的输出信号）的凹凸，从而操控稳压器 TPS78001的作业状况。TPS78001是TI出产的超低功耗稳压器，它能够完成电路输出电压的稳压效果，经过设置相应的外围电路的电阻参数，能够使输出得到一个安稳的电压，这样就能够安稳地驱动后边的无线传感器发射节点。为了更好的对图2规划电路进行解说阐明，下面对上述电路图的各个模块包括的芯片和相关电子元件，以及作业方式和功用进行具体的描绘。图2中的电路是微型温差发电器自供电体系的全体电路图，依据实践电路的效果可将其划分为三个电路，在此以电路A、B和C来替代。电路A是以BQ25504芯片为中心的具有MPPT功用的DC-DC升压改换器电路以及能量存储电路；电路B是以MIC841N芯片为中心的双电压比较器电路；电路C是以TPS78001芯片为中心的稳压器输出电路。
具有MPPT功用的DC-DC升压转化以及储能电路规划
如图3所示，电路A首要是由电能办理芯片BQ25504及其外围电路构成。首要依照如图3衔接电路A的相关电子元器材。TEG（Thermoelectric Generator）便是微型温差发电器，它输出的是温差电转化的裸电压。电路A的首要功用是MPPT、DC-DC升压改换，以及能量存储电路，以下对怎么完成这三个功用进行具体叙说。
图3带MPPT功用的DC-DC升压电路和能量存储电路原理图
DC-DC超低电压升压功用电路规划
本文规划的能量缓冲器电路是在BQ25504芯片的输出方位经过一个二极管D1接入一个储能电容器。经过储能电容器的运用，本文能够完成在温差能足够时，DC-DC转化往后的能量不只能够供应无线传感器节点运用，而且剩余的能量能够存储在储能电容器中，完成能量的最大节省；温差发电器搜集到的电量缺乏的时分储能电容器能够暂时充任能量源的人物，确保后边的无线传感器节点有用的作业，而且因为二极管D1的存在避免了储能电容器反向给温差发电器充电的状况。
双电压比较器MIC841N为中心的比较器电路规划
在本文中，选用MIC841N作为电压比较器，经过该比较器能够完成对储能电容存储电压的检测，并对后续的线性稳压器的作业状况进行操控。如图4所示是MIC841N的作业参阅电路，本文依托参阅电路，合理设置外围电阻等器材参数，来完成其比较操控功用。
图4 MIC841N双电压比较器作业参阅电路
首要，如图4所示，衔接好电路，其Vin端接前面电路的储能电容器的正极；Vin端经过电阻R2接入LTH端；LTH端和HTH端经过电阻R3相连；HTH端接电阻R4然后接地；Vout接TPS78001芯片的EN端。本文选用了TPS78001芯片作为稳压输出设备。如图6所示为TPS78001的作业参阅电路图。首要依照图6衔接电路图。IN端接储能%&&&&&%器的正极；EN使能端接MIC841N的OUT端；OUT端和FB端之间接电阻R5；FB端接R6然后接地；OUT端输出一个安稳的电压，可设置，在本文中为3V，供应后边的无线发射模块运用。
图6电路C稳压器电路原理图
本文供给了一种依据微型温差电池的无线传感网络节点自供电体系，经过挑选BQ25504、M%&&&&&%841N和TPS78001芯片，规划相关外围电路，构建了一个完好的无线传感网络节点。试验结果表明，该自供电体系具有发动电压低，能以最大功率点输出的长处。发射模块传送的间隔可达62.7m，可直接放置于暖气片、空调出风口、等物体外表，完成弱小动力的搜集和运用，能有用处理无线传感网络节点动力供电问题，具有较高的实用价值。
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