用于无电池设计的物联网供电的太阳能收集方案

在大多数物体将通过互联网连接的未来，设备和传感器将不得不无线工作且无需电池。这对于减少能源消耗和环境污染非常重要。

Atmosic 推出了 ATM3 系列物联网参考设计，专为通过光伏能量收集优化节能并使蓝牙连接设备的设计灵活而开发。这些参考设计将 Atmosic 的 M3 蓝牙 5 片上系统 (SoC) 与能量收集技术集成在一起。

Atmosic 首席执行官 David Su 告诉EE Times Europe，借助 Atmosic 的技术，如果连接的设备需要电池来运行，它们可以使用电池持续数年。“设备的使用寿命取决于实施和其他几个因素，但一般来说，连接的设备可以持续数年而无需更换电池或充电。”

参考设计解决方案使设计人员的生活更轻松，从而优化了公司业务的上市时间。这三个参考设计——一个用于遥控器，另一个用于键盘，第三个用于信标/传感器——将于 2021 年第二季度发布。

太阳能

在最基本的层面上，物联网传感器必须能够收集信息，以数字格式表达该信息并将其沿链传输，无论是传输到附近的外围设备进行收集和处理，还是直接传输到后端。该过程的每个部分都有能源成本，尽管技术进步大大提高了处理和传输的能源效率，但能源仍然是物联网设备设计的主要限制因素之一。

电池技术的发展速度比处理器、芯片和传感器的速度要慢。这就是为什么一些公司正在寻找其他方法来为其物联网设备供电的原因之一。一种选择是太阳能。随着太阳能电池的效率越来越高，在小型设备中添加适当尺寸的面板相当容易，而且这些面板的成本最近也有所下降(图 1)。

“太阳能电池技术在过去几年中取得了显着进步，尤其是在小型化方面。效率继续提高，现在可以使用各种材料的技术选项。Atmosic 正与多家太阳能电池制造商合作，寻求参考解决方案。制造商正在努力应对的最新挑战是尝试制造小型、灵活的太阳能电池，以实现有趣的用例，”Su 说。

大气参考设计

由于太阳能收集的能源效率，低功耗物联网中使用的参考设计不仅可以拥有“永远”的电池寿命，而且还提供移除电池的可能性。Atmosic 强调了关注低功耗设计的各个方面将如何显着减少并在许多情况下消除物联网对电池的依赖。

“无电池设计为消费和工业应用提供了许多优势。考虑一家使用蓝牙信标跟踪数千项资产的工厂。更换所有这些电池需要大量时间，而且所有这些电池的成本会迅速增加。通过使用无电池设计，公司可以减少维护时间并节省大量成本，”Su 说。

他补充说：“无电池设计非常适合尺寸相对较小且功耗较低的设备，例如键盘和遥控器。设备越大，它使用的功率就越多，因此它的光伏电池需要按比例增大。这就是为什么设计具有能量收集功能的更大、功率更密集的设备更具挑战性，同时还要满足其他设计要求，如尺寸和美观。然而，随着技术的不断进步，我们将看到无电池设计适用于更广泛的连接设备。”

Atmosic 的光伏技术通过非常紧凑的光伏电池(相当于太阳能电池板的微型)，最大限度地提高解决方案的能量捕获，该电池紧凑地安装在最终产品设计中，以捕获可能存储在电池中的环境阳光或室内光。

例如，在工业信标实施中，可以在制造工厂、购物中心或娱乐场所部署数百甚至数千个信标，从而消除劳动力和电池成本。对于远程控制和键盘等个人应用，设备的可靠运行是一个巨大的优势，同时通过减少全球部署的越来越多的物联网设备对电池的依赖，还提供了许多环境效益。

ATM3 远程控制参考设计提供三种不同的存储配置，以实现产品设计定制，包括不带超级电容器的集成标准纽扣电池、带超级电容器的标准纽扣电池、不带超级电容器的可充电纽扣电池。

ATM3 参考设计的核心是直接集成在 BLE 芯片上的电源管理单元 (PMU)，以提高空间和成本效率。智能 PMU 直接连接到光伏 (PV) 电池，以最大限度地提高收集效率。

“虽然 Atmosic 的新 ATM3 系列物联网参考设计专为光伏能量收集而设计，但 Atmosic 的 M3 SoC 使设备能够管理电池的多个能量输入以及从各种外部来源(包括光伏、射频、热能和动能)收集的能量。这意味着制造商可以使用我们的 M3 SoC 设计从多种能源中获取电力的产品;在特定能源可能不够用的实施中，拥有多种能源将有助于设备运行更长时间，”Su 说。

Atmosic 的低功耗 BLE 和高效光伏能量收集可减小必须非常小的光伏电池的尺寸，为工业应用提供时尚紧凑的设计。