包括物联网环境传感器、智能标签和电子货架标签在内,许多便携式或远程设备在使用过程中,有一项成本最终不得不由终端客户承担——电池更换。
在拥有成百上千个传感器或电子货架标签的大型系统中,定期更换、回收和处理电池需要耗费大量人力和物力。这笔隐形成本直接影响了此类技术的规模化推广。为了尽可能减少换电池的频率,用户往往被迫牺牲设备性能。例如,工厂或智能楼宇运营商只能将传感器设置为每小时上报一次温度数据,而非更频繁地采集,以此延长休眠时间、降低功耗。但在另一些便携设备上,牺牲性能是不可接受的——比如电视遥控器,用户在其使用寿命内不可避免地要多次更换电池。
既然电池更换带来了成本和性能的双重困境,有没有更好的解决方案?
能量采集技术提供了一条出路。它通过收集环境中的光能、热能或振动能为设备供电。当采集到的能量大于设备消耗时,就能实现真正的能量自主,彻底摆脱对电池的依赖。
但为什么能量采集技术至今没有普及?
主要有两个障碍。第一,现有方案体积大、成本高。这类方案通常采用带电感器的DC-DC转换器,而电感器既占空间又昂贵,许多物联网设备的外形尺寸根本无法容纳。第二,环境能量本身不稳定——光照强度会波动,振动频率会变化。要让采集电路在不同环境下都能保持最佳转换效率,往往需要复杂的定制调校,应用门槛很高。
米德方格MF9006正是为解决这两个问题而设计。
这是一款高性能能量采集PMIC,可利用环境能量为电池充电,并集成了电量管理、充放电管理和储能器件管理功能。针对第一个障碍,MF9006采用优化设计,无需外接大尺寸电感器,大幅减小了方案体积和BOM成本。针对第二个障碍,MF9006支持可编程MPPT(最大功率点跟踪),能够自动适应光照变化,最大限度减少功率损失,无需复杂的定制调校。
此外,MF9006的静态功耗仅为580nA,转换效率高于90%。这意味着即使在微瓦级的功率输入下,芯片自身消耗的能量也极少,大部分采集到的能量都能被有效利用。
最终效果是什么?
设计人员可以在不牺牲性能的前提下,开发出使用寿命内无需更换电池的物联网设备。MF9006适用于功耗低至几微瓦的应用场景,包括无线物联网节点、可穿戴智能标签和电子货架标签等。设备不再需要频繁更换电池,甚至可以完全取消电池设计,从而大幅降低运维成本,同时减少有害废弃物产生。
MF9006采用QFN32 5×5mm封装,工作温度范围为-40℃至+125℃,能够适应各种严苛环境。它为远程物联网设备的能量采集技术提供了一种真正可落地的解决方案。