Po našem nedávném zastavení v Linear Technology a následně Texas Instruments pokračujeme dále. Dnes navštívíme Analog Devices, Maxim Integrated, STMicroelectronics a další. Zajímá nás jediné: jakým způsobem výrobce integrovaných obvodů zachytil trend sběru energie z prostředí okolo nás, tzv. Energy Harvesting. Velké solární farmy míjíme oklikou, my si totiž vystačíme s naprostým minimem. Budou však „známé firmy“ stejně štědré jako naše energeticky bohaté okolí?
Analog tomu říká ADP5090
Také zde se budeme intuitivně ubírat výkonovou cestou Power Management – Battery Management, musíme jen více hledat. Buď si ještě pamatujeme na článek ADP5090 sbírá, nabíjí a chrání. V záloze má i běžnou baterii nebo si třeba pomůžeme klíčovým slovem.
Obr. 1: Energy Harvester ADP5090 měří jen 3 x 3 mm
Obvod ADP5090 (Ultralow Power Boost Regulator with MPPT and Charge Management), který v Analog Devices posílají na výsluní, řeší spoustu funkcí, díky provoznímu rozsahu vstupního napětí od 80 mV až do 3,3 V (studený start již při 380 mV) pracuje s různými vstupy a připojíme k němu nabíjecí baterii či superkondenzátor a volitelně též záložní primární baterii. Klidový proud se udává v řádu stovek nA. Další rovnou od výrobce zde.
...Maxim zase MAX17710
Stejně tak i v nabídce společnosti Maxim Integrated sice najdeme skupinu produktů Power – Battery Management, nicméně k cíli nás zase tak rychle nedovede. Lovíme a na hrot pájky se nám „chytá“ řešení o stejných rozměrech jako u Analogu, jen mu zde budou říkat MAX17710 (Energy-Harvesting Charger and Protector). A od toho se odvíjí i veškeré změny.
Obr. 2: Stránky www.infinitepowersolutions.com nefungují? Nevadí, vhodného kandidáta najdeme i mezi jinými bateriemi či superkapacitami
Jádro nám tvoří různé vstupy a zvyšující měnič následovaný lineárním stabilizátorem s volitelným napětím 3,3 V, 2,3 V nebo 1,8 V. Systém, který bude na svém vstupu pracovat již od 0,75 V, by měl nabíjet a také chránit MEC články (Micro-Energy Cell) THINERGY od Infinite Power Solutions velikosti poštovní známky, která bude mít tloušťku pouze 0,17 mm, společně se jmenovitou kapacitou v desetinách až jednotkách mAh (více např. zde). Maxim obvody stále vyrábí, nicméně některé z verzí pro nové návrhy již nedoporučuje používat. Pro podrobnější informace o obvodech MAX17710 klikáme tady.
Změnou prošel též vývojový kit, stavějící již na novějších prvcích MEC201. Stránky IPS však nejsou delší dobu dostupné a příliš optimismu nepřináší ani nabídky distributorů. „As soon as possible“ v podání Maximu znamenalo zhruba osm minut a už nám v e-mailu stojí některé alternativy – jen si musíme pohlídat režimy LCE / AE. Inspirujte se třeba u Cymbet EnerChip™ CBC050-M8C (50 µAh), PowerStream PGEB201212 (10 mAh) nebo Fent Battery Ultra-thin Battery #062329 (20 mAh).
ST má na to řadu, SW, ale i čas
SPV1020, 1040 i 1050, tak přesně s takovým označením pracují v STMicroelectronics, budeme – li po nich žádat nějaký ten sběr. S posledními dvěma obvody jste se již mohli na HW serveru seznámit v článcích SPV1040: A milióny zařízení poběží déle! příp. SPV1050 je závislý na okolí. Napájí z něj a nabíjí. „Dvacítka“ (Interleaved DC-DC boost converter with built-in MPPT algorithm) by zase mohla těžit ze své 4fázové topologie DC/DC měniče se kterou se dokážeme vyhnout problémovým elektrolytickým kondenzátorům.
Obr. 3: Ultra low power energy harvester and battery charger with embedded MPPT and LDOs, SPV1050, si navzdory smělým plánům dává stále na čas. V ST jej každopádně budou podporovat řadou vývojových desek. Zkratka SPIDEr mimochodem znamená „Self Powered Intelligent Distributed Environment MonitoR“
A když jsme se už zastavili u ST, nelze nezmínit on-line podporu vývoje fotovoltaických systémů v rámci jejich nástroje eDesignSuite (Solar Battery Charger, Power Optimizer) – viz také sérii článků S eDesignSuite navrhujete jako profík s praxí. Rovnou od stolu.
Není všem obvodům konec
Rakouští ams to berou přes NFC (AS3953, NFC to SPI interface chip, až 5 mA), Fairchild Semiconductor díky svým IGBT / MOSFETům a jejich budičům zase pracuje s většími výkony (Solar/Renewable/UPS), stejně tak International Rectifier a jejich Solar Inverters nebo ON Semiconductor, až ve Freescale bychom si konečně mohli vybrat – nabídka Power Management bude docela široká, ale jakmile se tady zeptáte na sběr energií, pošlou Vás obratem k Linear Technology (viz také 1. díl), které ještě předtím nezapomenou vychválit až do křemíkového nebe. Prostě každému, co jeho jest. O kamarádství až za čip si více přečtete tady.
Obr. 4: Spansion se ubírá cestou hybridního sběru – např. světlo a vibrace současně (MB39C811 na obrázku). Díky dvěma vestavěným můstkovým usměrňovačům zužitkujeme oscilace ve dvou směrech. K obvodům MB39C831 s funkcí MPPT zase připojíme TEG (viz Energy Harvesting PMICs)
Na stránkách společnosti Intersil se lze v souvislosti s fotovoltaickými panely proklikat až k 90 V obvodu ISL1801 (sPMIC for Micro-Converter Bias and Drivers), zatímco v Microchipu nás navzdory slibně vyhlížejícímu odkazu http://www.microchip.com/EnergyHarvesting vrátí zase na domovskou stránku. Nu což, alespoň že zde máme vývojovou platformu XLP 16-bit Energy Harvesting Development Kit.
Obr. 5: Skupina obvodů Freescale Analog and Power Management pamatuje též na řízení napájení, správu baterií, bezdrátové nabíjení a mnohé další. Pokud však dojde na Energy Harvesting, nechá „smetanu slíznout“ povolanějšímu
Závěrem
Energy Harvesting tvoří specifickou oblast napájení, kterou budeme v praxi potkávat stále častěji. S pokračujícím fyzickým zmenšováním již tak nepatrné elektroniky se budeme postupně dostávat na citelně nižší výkonové úrovně, které s určitou nadsázkou vytěžíme už jen z dobrého pohledu. A ušetřit přece umíme i na vlastní spotřebě našich návrhů – tak jen směle do toho, vždyť nezávislost na síťovém napájení, hromadě baterií atd. je přece tak pěkná.
V uplynulých dílech jsme se krátce zastavili u díla vybraných výrobců, kteří nám v našem odhodlání hodlají pomoci. Každý nějak jinak, někteří zase tolik ne, jiní vůbec. Je těžké srovnávat, když každý z nás od toho čipu očekává něco jiného – podporu různých vstupů, výstupů, záložních zdrojů, algoritmů a řady dalšího. Na vítěze a poražené se proto v rámci Power Managementu zase tolik nehraje, ikdyž nějaké rozdíly jsme přesto zaznamenali. Výrobce proto poprosíme, aby ve svém dalším úsilí rozhodně nepolevovali. Tuto perspektivní oblast moderní elektroniky chceme na jejich stránkách vidět zřetelně a ne jen v náznacích.
Komentáře
pozdravujem, pekný článok
Zdravím,
posielam pozdrav priamo z Analog Devices v Corku v Írsku, kde momentálne trávim moju ročnú stáž a pár dosiek s ADP5090 mi tu momentálne leží na stole a pracujem na ich aplikácií s ďalšími demami. Môžem povedať že to skutočne funguje a pri troške svetla sa skutočne dá tento harvester použiť na napájanie low power obvodov.