飛機(jī)結(jié)構(gòu)運(yùn)用能量收集實(shí)現(xiàn)方案
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一個(gè)電源良好比較器監(jiān)視 VOUT 電壓。一旦 VOUT 充電至其穩(wěn)定電壓的 7% 范圍內(nèi)，PGOOD 輸出就會(huì)變高。如果 VOUT 從其穩(wěn)定電壓下降超過 9%，PGOOD 將會(huì)變低。PGOOD 輸出設(shè)計(jì)成驅(qū)動(dòng)一個(gè)微處理器或其它芯片 I/O，而不驅(qū)動(dòng) LED 等較高電流的負(fù)載。
圖 4 所示電路利用一個(gè)小的壓電換能器將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換成一個(gè) AC 電壓源，該電壓源饋送進(jìn) LTC3588-1 的內(nèi)部橋式整流器。它可以從小的振動(dòng)源收集能量，并產(chǎn)生系統(tǒng)電源，而無需使用傳統(tǒng)的電池電源。
圖4 將振動(dòng)或壓力源轉(zhuǎn)換成電流的LTC3588-1的電路原理圖
表1：熱源、電壓源兩種方法優(yōu)缺點(diǎn)比較
LTC3588-1 是一種超低靜態(tài)電流電源，專門為能量收集/低電流降壓型應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它可以直接連接到一個(gè)壓電或可供替代的 AC 電源，對電壓波形整流并在一個(gè)外部電容器中存儲(chǔ)收集的能量，通過一個(gè)內(nèi)部并聯(lián)穩(wěn)壓器泄放任何多余的功率，并通過亳微功率高效率降壓型穩(wěn)壓器保持穩(wěn)定的輸出電壓。
LTC3588-1 的內(nèi)部全波橋式整流器可通過兩個(gè)差分輸入 PZ1 和 PZ2 接入，對 AC 輸入整流。整流后的輸出再存儲(chǔ)到 VIN 引腳處的電容器上，并可用作降壓型轉(zhuǎn)換器的能量庫。在典型的壓電產(chǎn)生電流的情況下，低通橋式整流器具有大約 400mV 的總壓降，壓電產(chǎn)生的電流通常為 10µA 左右。這種橋能夠攜帶高達(dá) 50mA 的電流。一旦在 VIN 上有充足的電壓，就啟動(dòng)降壓型穩(wěn)壓器，以產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定輸出。
降壓型穩(wěn)壓器采用遲滯電壓算法，以通過來自 VOUT 檢測引腳的內(nèi)部反饋控制輸出。降壓型轉(zhuǎn)換器通過電感器將一個(gè)輸出電容器充電至略高于穩(wěn)定點(diǎn)的值。它通過以下方法做到這一點(diǎn)：通過一個(gè)內(nèi)部PMOS開關(guān)使電感器電流斜坡上升至260mA，然后再通過一個(gè)內(nèi)部NMOS 開關(guān)使其斜坡下降至0mA，因此可高效率地向輸出電容器提供能量。它提供穩(wěn)定輸出的遲滯方法降低了與 FET 切換有關(guān)的損耗，并在輕負(fù)載時(shí)保持輸出。降壓型轉(zhuǎn)換器在它切換時(shí)提供最小100mA 的平均負(fù)載電流。
結(jié)論
就能源選擇而言，在熱源和壓電源之間存在權(quán)衡問題。表1總結(jié)了這兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。
由于全世界都缺乏模擬開關(guān)模式電源設(shè)計(jì)專長，設(shè)計(jì)一個(gè)有效的能量收集系統(tǒng)一直都很難，如圖 1 所示。不過，隨著 LTC3108 和 LTC3588-1 的推出，這種狀況將為之改觀。這些器件幾乎可以從任何熱源或機(jī)械振動(dòng)源抽取能量，而熱源和機(jī)械振動(dòng)源在飛機(jī)環(huán)境中是常見的。此外，這些器件具有全面的功能并易于設(shè)計(jì)，因此它們極大地簡化了能量收集鏈中難以實(shí)現(xiàn)的電源轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)。對于飛機(jī)狀況監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)師來說，這是個(gè)好消息，因?yàn)檫@些器件具有高集成度，包括電源管理控制和現(xiàn)成有售的外部組件，就形成完整能量收集鏈而言，這使它們成為最小、最簡單和最易于使用的可用解決方案。
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