O tom, jakým způsobem v Linear Technology sbírají nejen energii, ale také body, jsme hovořili posledně. Na HW serveru jste mohli rovněž číst Od solárního panelu si žádejte maxima. A když už, tak jen ta skutečná. Nás však budou zajímat i další výrobci integrovaných obvodů. Jakým způsobem nám zjednoduší život „ti“, u kterých by člověk podporu sběru energie z okolního prostředí, o výkonu nízkém a ještě menším, logicky očekával?
EH a ti v TI
Na stránkách www.ti.com nenechají nikoho na pochybách, že v Texas Instruments (TI) napájení skutečně rozumí. Nabídka Products – Power Management jakoby snad nebrala ani konce, vždyť jednotlivé položky, stabilizátory, měniče a řadu dalších, počítá v řádu stovek, někdy i tisíců. Ve skupině Battery Management Products po odrolování naštěstí nacházíme přesně to, co chceme: obvody zařazené mezi Energy Harvesting & Solar Charging. Ikdyž, neradujme se předčasně.
Obr. 1: Návrh systému pro sběr energie povede přes baterie, budeme je zde často potřebovat (literatura TI ke stažení)
Široká nabídka je totiž věc jedna a přehledná orientace v ní otázkou druhou. Ne, že bychom se mezi jednotlivými obvody vyloženě ztráceli, ale musíme počítat s tím, že naprosto jednoznačné výsledky vyhledávání nedostaneme pokaždé a už vůbec ne ve zcela vyčerpávající podobě. Nebude to problém pouze Texas Instruments, jeho příčinu vidím spíše v ne příliš jednoznačném vymezení onoho kouzelného pojmu „Energy Harvesting“, kdy si pod ním můžeme (a taky musíme) umět představit skutečně mnoho – přizpůsobení alternativních zdrojů na vstupní straně a jejich obsluha (MPPT, ...), zvyšující / snižující měniče, jindy vše zase jen lineárně, výstup, kterým budeme dodávat potřebnou energii do zátěže a ještě k tomu „udržovat při životě“ některý z řady nabíjecích článků či kapacit, řízení, podpůrné ochrany apod.
Hodně a ještě více
Jednou to bude ucelená podpora kompletního napájecího řetězce, jindy zase pouze nabíječka, ke které se na vstup smí připojit řekněme solární článek. Tak či onak, díky za každé řešení, které lze objednat a ze kterého můžeme volit. Jen by nás pak nemělo překvapit, že se při svém průzkumu budeme „prokousávat“ širším kontextem.
Obr. 2: I nadmíru příbuzné obvody může výrobce „schovat“ do různých skupin. Energy Harvesting je široký pojem a jako univerzální „zaklínadlo“ podle všeho neplatí – viz např. PaLFI
Jeden příklad za všechny. BQ24210, 800mA, Single-Input, Single Cell Li-Ion Solar Battery Charger – lineární nabíjení cílené na přenosné aplikace s podporou alternativních zdrojů, solární panel, induktivní nabíjení atd. BQ24212, 800mA, Single-Input, Single Cell Li-Ion Battery Solar Charger – zásadních rozdílů na první pohled zase tolik nevidíme (při podrobnějším zkoumání začneme např. až u negovaného vývodu EN, resp. pinu MODE v případě obvodu s dvojkou na konci; vývojovou desku má výrobce jednotnou), určitě nás však upoutá rozdílný status Active, resp. Preview. Druhý zmiňovaný je však v nabídce TI již řádně zanesen.
K „aktivnímu“ BQ24210 se nicméně dostaneme přes nabídku Battery Management Products – Energy Harvesting & Solar Charging, zatímco BQ24212 uvidíme zase prostřednictvím volby Battery Management Products – Battery Chargers and Front-End Solutions, která během vyhledávání jaksi podporuje i „předpremiéry“ – Preview, kdy, dle definice, výrobce novinku sice představil, ale ještě se nevyrábí, vzorky jsou, ale také být k dispozici nemusí – jako zrovna v tomto případě (náhledová dokumentace datována k srpnu 2011).
Obr. 3: Nanovlákna, nanomateriály, nanopower … na proudové odběry již bude předpona „mikro“ příliš velká. IO BQ25570 od TI, jinak také „sbírající“ nabíječka pracující ve zvyšujícím režimu s integrovaným snižujícím měničem, si řekne typ. o 488 nA, zatímco ve speciálním režimu může dlouhodobě odebírat dokonce méně než 5 nA
Pro nás z toho vyplývá několik závěrů. Předně se můžeme rozhodovat pro „perspektivní“ obvody dle vlastního uvážení. Při vyhledávání vhodného obvodu přes nabídku produktů, v našem případě (jak jinak) Power Management, bude zřejmě nutné navštívit více větví „košatého“ stromu a smířit se s tím, že když výrobce čipy rozeseje do více skupin, bude je o to těžší nejen najít, ale též vzájemně porovnávat (Compare). Další možností je kliknout na Overview for Energy Harvesting & Solar Charging, kde se nám dostane zase jiných informací, ale původně nabízený obvod BQ24210 zde již kupodivu nenajdeme.
Za zmínku určitě stojí oddíl technické dokumentace pro danou skupinu produktů (obr. 1, náš obvod např. kratičce zmíněn v publikaci Energy Harvesting: Solar nebo Battery Management Solutions, jiné, navzdory aktuálnímu datu vydání, prvek zase tají). K prvku BQ24210 se ale třeba zaručeně dostaneme přes stránku s klikacím blokovým diagramem Harvesting (www.ti.com/solution/energy_harvesting) a k ní pak dejme tomu prostřednictvím vyhledávání klíčových slov. Samostatnou kapitolu jindy tvoří (on-line) nástroje, které k cíli přivedou mnohdy rychlejší i názornější formou, a tak bychom mohli pokračovat ještě hodně dlouho...
Obr. 4: Referenční návrh ze skupiny TI Designs, Solar Power Energy Harvester Reference Design Using a Super Cap, staví na obvodu BQ25570 (viz obr. 3)
Základ i vyšší level
A co že je na obvodech BQ24210 / BQ24212, které má Texas Instruments v dokumentaci s malými a na webu pro změnu s velkými písmeny, vlastně tak zajímavého? V zásadě nic zvláštního. A právě v tom tkví i jejich krása o výsledných rozměrech 2 x 3 mm. Lineární řešení nabíječky Li-Ion / Li-Polymerových článků s max. proudem 0,8 A a možností dynamického řízení napájení DPM (Dynamic Power Management), které během zatížení sleduje pokles vstupního napětí směrem k přednastavené prahové úrovni a interním FETem následně upravuje velikost protékajícího proudu strukturou. Díky tomu může pracovat se zdroji s limitovanými možnostmi odběru a zároveň jim vytvářet jakousi dodatečnou ochranu proti přetížení. A samozřejmě nějaké ty drobné – řídicí, bezpečnostní a signalizační funkce okolo. Nic víc, nic míň. Pro řadu aplikací naprosto postačuje.
Texas Instruments však nezapomíná ani na „důmyslnější“ integrovaná řešení, to abychom mohli v rámci jediného pouzdra společně se sběrem skloňovat více pojmů, jako třeba buck-boost, řízení v bodu maximálního výkonu, studený start, Nano-Power a řadu dalších. O některých z nich jste si mohli v článcích vyjmenovaných níže přečíst i na HW serveru. Podpora výrobce se pak i v této „sběratelské“ oblasti dále ubírá směrem k vývojovým deskám nebo referenčním návrhům známým jako TI Designs. Zájemci o podrobnější video klikají zde.
Hlavně se neztratit
Jak jsme si právě ukázali, nabídka společnosti Texas Instruments bude nesmírně bohatá i v oblasti tzv. Power Managementu. Ani trendy v podobě sběru energie prakticky odkudkoli, kdykoli, z čehokoli i odkohokoli, nejsou výrobci cizí a proto je podporuje řadou integrovaných řešení – základních, ale též pokročilejších. S označením Energy Harvesting se na webu běžně pracuje a to i na úrovni jednotlivých nabídek. Nechybí spousta dokumentace, nástrojů, související vývojové desky ani referenční návrhy.
Obr. 5: Obvod z obr. 3, osazený na vývojové desce (Ultra Low Power Management IC, Boost Charger Nanopowered Buck Converter Evaluation Module)
Vzhledem k docela širokému přesahu napříč související integrovanou nabídkou se však někdy vyplatí určitý odstup a nadhled. Vždyť pouhá pětice nalezených produktů skupiny Energy Harvesting & Solar Charging tvoří teprve začátek. Je sice slibný, ale co když na nás někde v hloubi webu čeká něco ještě lepšího? Můžeme se tak třeba dostat i k takovému obvodu, jakým je např. TMS37157 (Passive Low Frequency Interface Device (PaLFI) With EEPROM and 134.2 kHz Transponder Interface)...
Pokračovat budeme zase příště. Připraveno s využitím materiálů, dostupných na www.ti.com.
