節(jié)能設(shè)計(jì)：樹(shù)電運(yùn)行低功耗電路

美國(guó)華盛頓大學(xué)的一組研究人員成功地演示了樹(shù)木產(chǎn)生的電力足以獨(dú)立地維持定制電路的運(yùn)轉(zhuǎn)。這個(gè)研究小組并不指望使用樹(shù)電替代太陽(yáng)能，但這套系統(tǒng)可以為那些可能被用于檢測(cè)環(huán)境條件或森林火災(zāi)的樹(shù)木傳感器提供一種低成本的選擇。

通過(guò)將釘子掛到各種樹(shù)上并連接至電壓表，研究人員發(fā)現(xiàn)大葉楓樹(shù)（校園里常見(jiàn)的一種樹(shù)）會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的電壓，高達(dá)數(shù)百毫伏。下一步就是設(shè)計(jì)一種可以在這種功率下運(yùn)行的電路。這將需要開(kāi)發(fā)一種升壓轉(zhuǎn)換器來(lái)接收低輸入電壓并將其存儲(chǔ)起來(lái)以產(chǎn)生更高的輸出電壓，它需要適用于低至20mV的輸入電壓，這個(gè)輸入電壓要比任何現(xiàn)有的同類器件都低。這種器件將輸出1.1V的電壓，足以運(yùn)行小功率傳感器。

這種電路使用130nm的部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，在運(yùn)行中平均功耗僅為10nW。盡管使用了特殊的小功率器件，但升壓轉(zhuǎn)換器和其他電子器件將在大部分時(shí)間都處于休眠狀態(tài)，以保存能量。這就增加了復(fù)雜性，因?yàn)槿绻衅骷歼M(jìn)入休眠，系統(tǒng)將再也無(wú)法被喚醒。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，研究小組設(shè)計(jì)了一個(gè)在1nW下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)鐘，這個(gè)功率大約是手表運(yùn)轉(zhuǎn)所需功率的千分之一。啟動(dòng)之后，這個(gè)時(shí)鐘工作在350mV，大約是AA電池電壓的1/4。這個(gè)小功率的時(shí)鐘每幾秒鐘產(chǎn)生一次電脈沖，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的周期性喚醒。