利用環境產生電能 創造無電池無線傳感器

　　當同步降壓型穩壓器使輸出電壓進入穩定時，該轉換器進入低靜態電流休眠狀態，該狀態用休眠比較器監視輸出電壓。在這種運行模式時，負載電流由降壓型轉換器的輸出電容器提供。當輸出電壓下降至低于穩定點時，該降壓型穩壓器醒來，重復上述周期。這種提供穩定輸出的遲滯方法最大限度地降低了與 FET 切換有關的損耗，并使在非常輕的負載時進行高效率調節成為可能。

　　該降壓型轉換器正在切換時，提供高達 100mA 的平均負載電流。1.8V、2.5V、3.3V 和 3.6V 這 4 個輸出電壓是引腳可選的，以方便為微處理器、傳感器和無線發送器供電。圖 4 顯示在穩定和休眠時極低的靜態電流，這允許在輕負載時高效率運行。盡管切換時降壓型穩壓器的靜態電流遠高于休眠靜態電流，但是它在負載電流中所占百分數仍然很小，從而在多種負載條件下實現了高效率 (圖 5)。

　　降壓型轉換器僅在輸入電容器中積累了充足的能量時才工作，它以短突發將能量傳送到輸出，短突發所用時間遠短于積累能量所需的時間。當降壓型轉換器工作時的靜態電流在整個積累/突發周期中平均時，平均靜態電流非常低，從而非常容易提供收集少量環境能量的電源。穩定狀態時極低的靜態電流允許 LTC3588-1 在負載不到 100mA 時實現高效率。

　　獲得振動能量

　　壓電元件能夠將機械能 (通常是振動能) 轉換為電能。壓電元件可以由 PZT (鋯鈦酸鉛) 陶瓷、PVDF (聚偏氟乙烯) 或其他復合材料制作而成。當陶瓷的晶體結構被壓縮時，陶瓷壓電元件呈現出一種壓電效應，內部偶極運動將產生一個電壓。當分子相互排斥而發生彎曲時，由長鏈分子構成的聚合物元件將產生一個電壓。陶瓷常常在直接壓力之下使用，而聚合物則更容易彎曲。

　　可用的壓電器件有很多種，這些器件產生各種開路電壓和短路電流。開路電壓和短路電流形成一條壓電器件的“負載線”，這條線隨著可用振動能量的增加而上升，如圖 6 所示。LTC3588-1 可以處理高達 20V 的輸入電壓，此時，一種保護性并聯電路保護該器件免受 VIN 上過壓情況的損害。如果充足的環境振動導致壓電器件產生比 LTC3588-1 所需更多的能量，并聯電路會消耗多余的能量，從而將壓電器件有效地箝位在其負載線上。

　　LTC3588-1 通過內部低損耗橋式整流器與壓電器件連接，橋式整流器可通過 PZ1 和 PZ2 引腳連接。整流后的輸出存儲在 VIN 電容器中。在 10uA 的典型壓電電流時，與橋式整流器有關的壓降在 400mV 量級。橋式整流器在 125℃ 時反向泄漏電流不到 1nA，帶寬高于 1MHz，能攜帶 50mA 電流，因此適合其他多種輸入電源。

　　可以確定環境振動的特征，以選擇具有最佳特性的壓電器件。振動頻率和振動力以及使用 LTC3588-1 輸出電容器庫的時間間隔和每次突發所需能量有助于決定最佳壓電器件。可以以這種方式設計系統，以便系統按照可用能量允許的頻度執行任務。有些情況只要能收集能量，不管多少都行，這時沒有必要優化壓電器件。

　　可以選擇的能量儲存方法

　　收集的能量可以儲存在輸入電容器或輸出電容器上。寬輸入范圍利用了以下事實的好處：儲存在電容器上的能量與電容器電壓的平方成正比。輸出電壓穩定后，任何多余的能量都儲存在輸入電容器上，輸入電容器的電壓也會上升。當輸出端有負載時，降壓型穩壓器能夠高效率地將以高壓形式儲存的能量傳送給穩定的輸出。盡管輸入端的能量儲存利用了輸入端的高壓，但是負載電流被限定為降壓型穩壓器能夠提供的 100mA。如果需要為較大的瞬態負載提供服務，那么可以改變輸出電容器的大小，以在瞬態期間支持較大的電流。

　　PGOOD 輸出有助于進行電源管理。輸出第一次達到穩定時，PGOOD 變高 (相對于 VOUT)，并保持高電平，直到輸出降至穩定點的 92% 為止。PGOOD 可以用來觸發一個系統負載。例如，PGOOD 變高時，電流突發可以開始，并持續消耗輸出電容器電量，直到 PGOOD 變低為止。在有些情況下，利用最后焦耳是很重要，而且如果輸出仍然在穩定點的 92% 之內，那么 PGOOD 引腳將保持高電平，即使輸入降至低于較低的 UVLO 門限 (就像如果振動停止可能發生的那樣) 也一樣。