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| 圖3 發(fā)電量超過本身的消耗 在發(fā)電器件性能提高的同時，其周邊部件的耗電量正穩(wěn)步下降。尤其在在耗電量最大的無線收發(fā)IC領(lǐng)域，擁有很高技術(shù)實力的風(fēng)險企業(yè)的面世具有重要意義。 |
可從近20mV開始升壓
其中，電源電路性能的提高作用很大，這是由于電源電路決定了由能量采集的發(fā)電部所獲得的微小電力，是否能以較少的損耗來使用。在這方面，最近實現(xiàn)了即使是超低電壓也可高效地回收電力。
例如，美國的凌力爾特公司（Linear Technology），其可從極低的20mV電壓開始以較高的效率升壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器“LTC3108”于2009年12月開始了量產(chǎn)。據(jù)稱，利用熱電變換元件時，即使只有1℃的溫度差也可獲得電力。長年從事電源電路開發(fā)的工程師佩服地說：“它可以使比我們在做的電壓要低一位數(shù)的電壓成為能量的來源”（注2）。
注2：LTC3108用內(nèi)置的n通道MOSFET、外置的升壓用變壓器和電容器構(gòu)成共振升壓振蕩器。如果安裝變壓比100：1的變壓器，則可將20mV的電力升壓至2.0V。
凌力爾特公司LTC3108的開發(fā)是預(yù)料到“能量采集領(lǐng)域會有增長”的結(jié)果，于2007年夏季就開始了（該公司電源產(chǎn)品部行銷總監(jiān)Tony Armstrong）。
超低功耗無線IC亮相
作為周邊部件的進步，與電源電路作用相當(dāng)?shù)倪€有無線收發(fā)IC的低功耗化。此前的待機功耗約為1μA左右，現(xiàn)在因半導(dǎo)體的微細(xì)化及通信控制的改進等，大幅降低到只有0.2μA左右。
在能量采集用無線收發(fā)IC領(lǐng)域顯示出其強有力地位的，是德國的風(fēng)險投資企業(yè)EnOcean GmbH。在基于該公司技術(shù)的設(shè)備間無線通信規(guī)格“EnOcean”下，功耗比其他方式小一位數(shù)還多。
其低功耗是通過功能的限定實現(xiàn)的。“總之，是簡單的控制”（該公司CTO Frank Schmidt說）。例如，據(jù)稱用于開關(guān)的無線IC，是以30ms間傳送3次1ms左右的信號來做開或關(guān)的控制（圖4，注3）。
注3：最新設(shè)計作了使接收端接受發(fā)送端反饋的改進，提高了便利性。
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| 圖4 主攻低功耗及易用性的EnOcean 30ms間信號只傳送3次的簡單方式（a） 。 待機電流低到只有0.2μA（b） 。所使用的頻帶會依國家與地區(qū)而變。因模塊化易用性提高（c） 。 |
還有將低功耗型的無線LAN用于能量采集的無線通信的動向。出身于美國Intel的技術(shù)人員們創(chuàng)辦的美國GainSpan公司，開發(fā)出了待機時消費電流為以前的1/10～1/100，為1μA以下的無線LAN用IC（注4）。其功耗實現(xiàn)了與“ZigBee”等同。具有可與現(xiàn)有的無線LAN存取點連接使用的優(yōu)勢。而ZigBee也開始了專用于能量采集的無線規(guī)格“ZigBee Green Power”的制定。預(yù)定在2010年內(nèi)完成。
注4：低功耗是通過頻繁的時鐘選通和睡眠模式實現(xiàn)的。
傳感器與微處理器也有進步
此外，周邊部件的進步例子還有傳感器?？扇〉脺貪穸鹊刃畔⒌膫鞲衅鞅旧恚涔囊步档土?。舉例來說，照明控制用照度傳感器已配備在了手機上，其消費電流數(shù)年之中降到了1/5左右。據(jù)稱，“已確認(rèn)即使在低電流下，亦可抑制雜音并維持靈敏度”(安華高科)。（未完待續(xù)）
