介紹一款完全免電池、免維護的物聯網方案
2021-01-15 12:30:51 EETOP無電池設計的挑戰
由于要在智慧城市中更換數百萬個IoT設備的電池是非常費力費時的，因此工程師已在設計中采用了各種各樣的能量收集方法。
例如，太陽能光伏（PV）電池在理論上將能夠從太陽中收集能量，以實現持續供電。這種能量存儲和供應形式的缺點是，采集是不可預測的。
由太陽能收集供電的無線傳感器網絡節點的示例
手持設備在陽光下的照射時間可能有限，因此一些設備的構造是為了從室內照度（lux）水平中吸收足夠的能量。然而，這些設備容易因電源故障而在隨機的時間間隔內開啟和關閉。
最后，一些設計依靠射頻到直流電源轉換器來保持無電池狀態。例如，以色列的一家無晶圓廠半導體公司Wiliot從一個比標準郵票還小的設備中采集無線電波。這些系統引起的問題是它們必須保持適當的接近距離才能正常運行，從而限制了設計的靈活性。
e-peas的 "環境能源管理器"
e-peas專注于提供能量收集的解決方案，以擺脫電池和外部電源的束縛。從熱能解決方案到振動和光伏電池，e-peas探索了許多硬件解決方案來實現這個無電池的未來。
最近推出的AEM10941是一款以光伏電池為能源，以雙電芯超級電容為存儲管理的芯片。AEM IC提供了自動切換主/備電池的能力。
AEM10941的框圖展示了一個可以連續充電、存儲、送電的自立系統。圖片使用由e-peas提供
該芯片旨在為任何傳感器無線供電。當存儲能量耗盡時，可以實現系統冗余。然后，在切換回之前的，可以使用一個可選的主電池電源進行充電。
該組件的中心是兩個提供高功率轉換的穩壓開關轉換器。AEM的一項獨特功能是“冷啟動”能力，即設備能夠從斷電位置啟動時，需要300 mV的輸入，這可以通過添加一些電阻器來實現。除過充電保護外，當電池電量低時，每個引腳都會收到來做負載發出報警。
Sequans的Monarch LTE-M / NB
經過三年的研發，Sequans宣稱已經開發出了一個NB-IoT物聯網應用平臺，無需外部組件。Sequans的MonarchLTE-M/NB-IoT模塊集成了專為電能表、工業傳感器和智能家居設備打造的第二代Monarch N芯片平臺。
該芯片具有一個嵌入式安全系統，據說可以根據數據流量模式優化能源。支持物聯網的模塊是云兼容的，需要低功耗的2.5 V到5.5 V的單軌電源直接連接。
Sequans的Monarch模塊采用了專有的動態電源管理系統，具有自適應睡眠和主動模式，以節約電能，將電池壽命延長至15年。Monarch解決方案包括一個評估工具包，為設計者提供參考設計、原理圖布局和PCB布局的設計文件。
e-peas和Sequans的自供電解決方案
將e-peas AEM能量收集IC與Sequans的Monarch平臺相結合，就可組合成一種無電池的自供電蜂窩物聯網連接解決方案。新設備將把e-peas的AEM光伏電池獲得的能量轉移到存儲設備中，然后再轉移到Sequans的模塊中，后者將為一個測量功率、光和濕度的傳感器供電。
Sequans物聯網業務部門負責人Didier Dutronc表示，該公司與e-peas聯合努力的重要性:“能源收集技術將迎來一個新的時代，物聯網設備將不再需要電池驅動。”
