EH300/EH301系列EPAD?能量收集模塊：高效能源解決方案

在電子設(shè)備的設(shè)計中，能源的有效收集和管理一直是工程師們關(guān)注的重點。Advanced Linear Devices, Inc. 推出的 EH300/EH301 系列 EPAD? 能量收集模塊，為低功耗、間歇性工作的電子系統(tǒng)提供了一種創(chuàng)新的能源解決方案。

文件下載：EH300KIT.pdf

模塊概述

EH300/EH301 系列模塊能夠從多種類型的電源獲取能量，并將其存儲起來，為 3.3V 和 5.0V 的常規(guī)電路和系統(tǒng)供電。這些模塊完全自供電，始終處于工作狀態(tài)，適用于低功耗、間歇性占空比的采樣數(shù)據(jù)或基于狀態(tài)監(jiān)測的超長壽命應(yīng)用。

模塊優(yōu)勢

• 簡化系統(tǒng)調(diào)試：無需手動和復(fù)雜的系統(tǒng)微調(diào)程序，支持遠程控制自動微調(diào)，具備系統(tǒng)內(nèi)編程能力。
• 無外部組件：模塊內(nèi)部集成度高，無需額外的外部組件，減少了設(shè)計的復(fù)雜性和成本。
• 無內(nèi)部時鐘噪聲源：確保了模塊在工作過程中不會產(chǎn)生時鐘噪聲，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

應(yīng)用領(lǐng)域

該系列模塊的應(yīng)用范圍廣泛，包括但不限于以下幾個方面：

• 傳感器接口電路：為傳感器提供穩(wěn)定的電源，確保傳感器能夠準確地采集數(shù)據(jù)。
• 換能器偏置電路：為換能器提供合適的偏置電壓，保證換能器的正常工作。
• 電容和電荷積分電路：用于處理電容和電荷信號，實現(xiàn)信號的積分和處理。
• 生化探頭接口：為生化探頭提供穩(wěn)定的電源和信號處理能力，確保生化檢測的準確性。
• 信號調(diào)理：對輸入信號進行調(diào)理，提高信號的質(zhì)量和穩(wěn)定性。
• 便攜式儀器：為便攜式儀器提供可靠的電源，延長儀器的使用時間。

工作原理

EH300/EH301 系列模塊的工作過程主要圍繞內(nèi)部存儲電容組的充放電展開。模塊的存儲電容組電壓為 +V，它也是為輸出功率負載供電的正電源電壓。

充電階段

初始時，模塊的 +V 電壓為 0.0V。當(dāng)外部能源開始以電荷脈沖的形式向模塊輸入能量時，這些電荷包會被收集、積累并存儲到內(nèi)部存儲電容組中。對于大多數(shù)常見的能量收集應(yīng)用，輸入的電能電荷包通常以不可控和不可預(yù)測的電壓尖峰形式出現(xiàn)，涵蓋了廣泛的電壓、電流和時序波形。模塊能夠高效地適應(yīng)這些條件，例如，EH300 模塊在平均輸入電流為 10μA 時可在 4 分鐘內(nèi)完成一個循環(huán)，在平均輸入電流為 1.0μA 時可在 40 分鐘內(nèi)完成一個循環(huán)。

供電階段

當(dāng) +V 電壓達到 (V_{H}) 時，模塊輸出（VP）被啟用并進入導(dǎo)通狀態(tài)，能夠為功率負載（如微處理器和/或傳感器電路）供電。模塊會持續(xù)積累外部能源產(chǎn)生的能量。如果外部能量輸入充足，輸出 VP 將持續(xù)處于導(dǎo)通狀態(tài)，直到外部能量可用性低于功率負載的功率需求。當(dāng)外部能量輸入超過功率負載時，+V 電壓會升高，直到內(nèi)部電壓鉗位電路將其限制在最大鉗位電壓。

斷電階段

在正常運行過程中，當(dāng)從模塊中提取功率時，+V 電壓會下降。當(dāng) +V 達到 (V{L}) 時，輸出 (V{P}) 切換到關(guān)斷狀態(tài)，停止向功率負載供電。由于模塊內(nèi)有內(nèi)置的遲滯電路，即使外部能源再次開始為電容組充電，VP 仍將保持關(guān)斷狀態(tài)，直到 +V 再次達到 (V{H}) 水平，VP 才會再次導(dǎo)通。因此，+V 電壓在 (V{H}) 和 (V_{L}) 電壓水平之間循環(huán)，然后進入關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)處于導(dǎo)通狀態(tài)時，VP 可在有限的時間內(nèi)提供高達 1A 的電流，具體時間取決于存儲的可用能量和功率負載的能量需求。此外，可選的輸入/輸出引腳 VR 可作為 VP 開/關(guān)控制（通過 1KΩ 外部輸入）或作為輸出 VP 切換前的 READY 邏輯控制（輸出）信號。

技術(shù)規(guī)格

機械規(guī)格

• 外形尺寸：寬 0.55 英寸 x 長 2.00 英寸 x 高 0.70 英寸。
• 安裝孔：4 個直徑為 0.085 英寸的安裝孔。
• 重量：標稱重量為 0.5 盎司（14 克）。

環(huán)境規(guī)格

• 無鉛（ROHS）合規(guī)：符合環(huán)保要求。
• 工作溫度范圍：0 至 70°C。
• 最大平均工作溫度：50°C。
• 存儲溫度：-40 至 +85°C。
• 濕度：可達 90%（無冷凝）。
• 防護：采用保形和環(huán)氧樹脂涂層進行防護。

電氣規(guī)格

訂購信息

需要注意的是，EH300A 和 EH301A 是高能量輸出版本。

初始設(shè)置與校準

EH300/EH301 系列模塊在工廠已按照標準規(guī)格和設(shè)置進行了設(shè)置和校準，用戶無需進行額外的設(shè)置。輸出端口提供了可選的用戶控制信號以及與外部電容器或電池存儲組的連接選項。所有模塊在發(fā)貨時即可直接使用。

總結(jié)

EH300/EH301 系列 EPAD? 能量收集模塊以其高效的能量收集和管理能力、廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域以及便捷的使用方式，為電子工程師在設(shè)計低功耗、間歇性工作的電子系統(tǒng)時提供了一個可靠的選擇。在實際應(yīng)用中，工程師們可以根據(jù)具體的需求選擇合適的模塊型號，并結(jié)合系統(tǒng)的特點進行合理的設(shè)計和配置。你在使用這類模塊時遇到過哪些挑戰(zhàn)呢？又有哪些獨特的應(yīng)用思路呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。