能量收集往往涉及权力清除涓涓细流从非常低的能量环境来源。对于这些应用，设计者关注的是能够将最小可用电压电平转换成有用功率的电路。相反，高能量源需要一类能够有效地处理由诸如太阳能电池板、热电发电机和压电器件的能量转换器产生的高电压水平的电路。设计师可以使用从制造商包括线性技术中，半导体、罗姆半导体、意法半导体器件实现高效的高压能量收集系统，德克萨斯文书，其中。

　　低能量的应用，高效的能量收集芯片等先进设备eh4205线性模块，线性技术LTC3108、德克萨斯文书bq25570旨在清除功率从换能器产生有限的电压水平低20 mV，最大值为6V左右。在这些系统的核心，升压转换器带来低电压到有用的水平供电电路和充电超级电容器和电池。

　　高能量源及其各自的换能器可以产生输出电压电平，这些电压电平很容易超过这些低电压器件的最大输入范围。例如，诸如菲尼克斯触头2885456模块的太阳能板产生近18 V输出。在工业应用和其他高能量环境中由高振幅振动驱动，压电器件可以实现几十伏特的输出水平。同样，热电发电机能产生类似的输出电压水平以及双方之间存在一个足够大的温度差时，虽然达到这个温度差可以是一个艰巨的任务最好。

　　宽输入电压转换器

　　通常情况下，能量收集设计将多余的收获功率存储在负载直接使用之外。对于高能量源，设计者将使用降压转换器将传感器输出电压降到适合于供电电路和充电电池或其他能量存储装置的水平。

　　对于这些应用，能量收集固有的波动决定了具有宽VIN范围的DC/DC转换器。例如，罗姆半导体bd9g341efj提供了一个12 V的输入电压范围为76 V和德克萨斯仪器lm5017功能更广泛的输入电压范围从7.5 V至100 V的延伸

　　对于需要低输入电压范围内支持应用，设计师可以把降压/升压转换器如NJR njm2360或半导体ncp3163，两者都支持的输入电压范围从低至2.5 V，但延伸到40 V的设计需要最少的外部元件，这些元件ES集成多个芯片特性，典型地提供电流限制以及过电压和欠压保护(图1)。

　　罗姆半导体bd9g341efj图

　　图1：宽输入电压转换器如罗姆半导体bd9g341efj提供额外的电源管理功能，如过压、欠压、限流保护。

　　特别是，太阳能收集器通常需要MPPT(最大功率点跟踪)的动态方法;当它们在功率曲线上保持MPP时，能量转换器产生最大能量。在这些情况下，设计师可以找到设备如线性技术lt8490和意法半导体spv1020，包括专用片MPPT块寻找MPP提供先进的动态跟踪方法(图2)。具有一个6 V的输入电压范围为80 V，在线性的lt8490内部的MPPT算法席卷全面板电压低至6 V找到最大功率点。

　　意法半导体的spv1020，支持输入电压范围从6.5 V至40 V，提供了一个芯片上的“扰动观察”的MPPT算法，定期对太阳能电池的工作电压和纠正操作点，如果设备观察相应增加产量细胞。如果太阳能电池的输出减小，器件的工作电压也在相反的方向继续扰乱工作电压和功率的变化观察，直到找到新的MPP。

　　意法半导体spv1020图

　　图2：专业的能量收集装置如意法半导体spv1020包括内置的最大功率点跟踪(MPPT)旨在从环境能源如太阳能发电的算法优化。(由凯利讯半导体)

　　Piezoelectric的力量

　　其他高能量源可能需要额外的电路元件来实现最大的发电。压电装置可以产生悬臂悬臂压电装置来回弯曲产生的正弦输出。在广泛的运动范围内，这些器件可以产生大量的输出电压电平。例如，一个10毫米的挠度测量专业ldt0-028k可在24 V和最大挠度过量产生电压输出可以产生电压超过70 V

　　虽然二极管可以用来简单地夹压压电器件的交流电压输出，但专门的控制器提供了一种更有效的方法。例如，ltc3588-2集成一个低损耗全波整流桥线性技术、高效率的降压转换器，带隙基准，并要求提供一个完整的能量收集解决方案，以最少的外部元件等功能(图3)。设计了一个18 V的输入电压，该ltc3588-2包括过压保护使用输入保护并联设置在20，在操作过程中，收获的能量可以储存在输入电容和输出电容。虽然负载电流名义上只限于降压转换器可以提供的，工程师可以根据需要调整输出电容以支持更大的负载电流要求。

　　图ltc3588-2线性技术

　　图3：设计从压电装置和其他交流电压源中提取能量，ltc3588-2集成了一个全波整流桥和其他功能元件，需要最少的外部元件实现一个完整的能量收集解决方案的线性化技术。

　　这种类型的装置的其它变化为转换器的输出上的能量存储提供了更广泛的支持。例如，线性LTC3330降压-升压型DC / DC支持输入电压从3 V至19 V，与ltc3588-2，集成了一个全波整流桥，Buck变换器，并要求支持一个完整的能量收集解决方案的其他特点。

　　此外，该LTC3330包括一个单独的Buck-Boost变换器的设计是由一个外部电池驱动。无论是能量采集降压转换器还是电池降压-升压转换器都可以将能量传递给装置的输出引脚。如果周围的能量源失效，降压-升压转换器从电池汲取功率;当足够的收获能量可用时，降压转换器工作，将电池上的电流汲取减少到零。通过这种方法，设计者可以利用高压太阳能收集，但确保负载继续接收功率，即使当太阳能源褪色。

　　结论

　　与从低能量环境源产生功率相比，来自高能量源的能量收集会带来额外的挑战，并决定额外的设计功能和性能要求。对于这些应用，具有宽VIN范围的专用设备、嵌入式MPPT算法或全波整流器可以帮助简化设计，同时最大化能量转换。使用可用的专用集成电路，工程师可以实现能量收集设计，能够高效地转换来自高能量源的高压换能器输出。