在ADI公司總裁兼首席執行官Vincent Roche最新發表的新年產業趨勢展望《這些創新將影響我們2018年的生活》中，他將傳感器的應用普及作為五大熱點趨勢之一--無線傳感器網絡無處不在正在成為可能，通過無線mesh網絡在物聯網和工業應用中部署，無需大量重新布線即可在現有系統中添加傳感功能。有意思的是，無線傳感器的普及也正在帶動了另外一個應用走強--能量采集在中國及全球市場發展勢頭火熱。

　　“其他有利因素包括物聯網的發展、工業2025、節能環保等國家層面的驅動與投資，而新技術、新器件的推廣以及眾多大型企業的研發投入也是有利的因素。”對能量采集應用走強的原因，ADI公司工業與能源事業部亞太市場經理張松剛補充道。除了無線傳感器網絡以及物聯網應用，能量采集還廣泛用于消費電子設備中，比如便攜式設備和可穿戴設備。

　　克服應用技術難點，原來能量采集市場一片藍

　　在這個細分領域中，如何將收集到的能量真正派上用場其實有極高的門檻--既需要滿足芯片自身極低功耗的要求，還要考慮大幅提高轉換效率，以及如何管理與應用微能量。“主要挑戰包括多種電源技術的集成，像超低漏電流和超低功耗設計，低電壓低電流啟動、充放電管理、大電流泄放、多電源協調工作，等等。”張松剛指出，“特別是需要有能連續存儲并極低漏電流的存儲器件，只有漏電流遠遠小于收集的能量，這些采集來的能量才有可能會被用到。”一旦這些采集到的能量集中管理起來后，可以被用來驅動一些短暫或脈沖型的負載。

　　不同的能量來源和不同應用所需的能量要求

　　“微弱能量采集一直以來并沒有得到真正的廣泛應用，最大的原因可能是大家不能深入理解能量采集是一個綜合性系統，需要結合各種因素才能產品化。” 張松剛認為，“幸運的是，過去數年內電子產品的更新換代和能耗都有了進步，很多電源管理集成電路均針對能量采集應用而專門設計，因此5到10年前不可行的很多應用現在都得以實現且經濟實惠。”據張松剛指出，當前的很多系統支持更小的采集器或者實現數年前無法設計出來的能量采集解決方案，很多系統設計人員的能量采集應用想法正在實施中，不久之后相信就能見證他們的實現并獲得極大的環境和經濟意義。

　　ADI非常看好能量采集應用的市場需求，在該領域擁有豐富的技術經驗和應用案例，目前主要的能量采集解決方案是芯片級高度集成的ADP5091/92。“作為業界領先的一款專門用于能量采集的電源管理芯片，ADP5091/92已經廣泛應用與多種能量源的采集，像太陽能、電磁能（電流互感器）、溫差熱能、壓電、靜電電荷等。”張松剛表示。

　　智能集成式能量采集方案領銜技術應用創新

　　不同應用場景能量采集通常有以下來源，最常見的是光伏、熱電、電磁、壓電和RF。光伏和熱電采集器產生直流電壓，而電磁、壓電和RF采集器產生交變電壓或交流電壓，這便使得電源轉換技術的要求稍有不同。ADP5091/ ADP5092智能集成式能量采集電源管理解決方案充分滿足了這些應用的需求，既考慮了自身極低的功耗（nA級）、極低的能量采集啟動門檻、最大功率點跟蹤，以及多電源控制、價格合理和設計簡便性。

　　ADP5091/ ADP5092智能集成式能量采集電源管理解決方案

　　通過ADP5091/ ADP5092收集到的能量可對儲能元件（如可充電鋰離子電池、薄膜電池、超級電容和傳統電容）進行充電，并對小型電子設備和無電池系統上電，可以采集能量從16uW到600 mW范圍的高效轉換，利用內部冷啟動電路，調節器可在低至380 mV的輸入電壓下啟動。冷啟動后，調節器便可在80 mV至3.3 V的輸入電壓范圍內正常工作。額外的150mA調節輸出可通過外部電阻分壓器或VID引腳編程。而可重復充電的電池種類有鋰電池/磷酸鋰鐵電池/超級電容等，這些電池電壓從3.2V到5V，而ADP5091/ ADP5092的充電截止電壓為2.2V到5.2V，完全可以滿足目前市場上常用的電池種類及應用。

　　“過去很多時候常出現的尷尬是，設計人員的工作和精力花費在評估能量采集解決方案上，最后卻發現所采集的能量不足以為特定系統供電。”張松剛指出。對此，他認為能量采集應用工程師需要重點考慮幾個方面：首先需要考慮選擇超低功耗的器件保證整體靜態功耗相對較低，儲能器件要選擇漏電電流小的；其次是取能電路的拓撲結構和效率，盡可能讓取能電路工作在最大功率點上或區間內、最大效率利用好儲能器件；在軟件上，主要要關注能量使用的頻度和協議的選擇，大部分的能量采集系統會使用短距離無線收發，選擇合適的無線傳輸協議是工程師要重點考慮的因素，同時要精確計算收發頻度及次數、每次收發消耗的能量、平均耗能等因素；最后，要綜合所有因素從系統層面考慮，合理安排能量分配、多電源管理、系統啟動時間、安全保護、故障處理等因素。

　　在配電網自動化應用中的故障指示器中大量采用了ADP5091/ ADP5092。

　　上圖中給出一種在配電網自動化應用的故障指示器應用實例。該設備被安裝在架空線上，在線路正常運行時通過該裝置可以實時監測配電網的運行工況，優化配電網的運行方式并合理控制用電負荷，在線路發生故障時快速準確定位故障區域、并遠傳故障信息。由于該設備是一次性的被安裝在架空線上，既沒有供電電源，又不能隨時更換任何內部器件，在加上快速啟動、大電流保護及無線通訊的要求，所以其能量采集及電源管理的設計非常講究。ADI提供的ADP5091/ ADP5092設計方案，大大地簡化了原有的方案，并在能量采集效率、電源管理、成本控制上都有了明顯的優化。

　　能量采集還廣泛應用于室內和戶外多種應用場景。

　　基于ADP5091/ ADP5092的能量采集demo實驗測試表明，在室內日常照明光源下可以讓太陽能板輸出兩伏左右的電壓，同時對磷酸鋰鐵電池也有2到3個mA的電流來充電，可以直接對MCU或者是傳感器等IC供電。基于此，可以找出大量相關的應用，像室內的觸碰式調光照明遙控器、燈具或空氣質量偵測器(PM2.5/有毒氣體)等，室外應用如地震傳感器或是邊坡傾斜偵測器等應用中，發射端和接收端就可以使用ADP5091/ ADP5092能源采集IC，降低應用成本并能做到再生能源的綠色利用。