在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備里，傳感器占據(jù)著重要地位，它們具備強(qiáng)大的測(cè)量能力，可對(duì)周圍環(huán)境中的各類信息進(jìn)行捕捉，像方位、運(yùn)動(dòng)、光線、聲音、濕度、溫度，甚至血壓、心率等生物特征都在其測(cè)量范圍內(nèi)。傳感器和智能模塊作為物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)構(gòu)成，只有獲得合適的電力供應(yīng)，才能順利實(shí)現(xiàn)通信與數(shù)據(jù)收集的功能。

然而，受工作場(chǎng)景的制約，這些體積小巧、重量輕盈的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，常常被安置在常人難以觸及的地方。當(dāng)下，為傳感器節(jié)點(diǎn)供電主要依靠電池技術(shù)。但電池需要定期更換，隨著時(shí)間推移，不僅更換成本居高不下，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成不利影響。就目前而言，解決傳感器持續(xù)供電問題，已然成為推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)廣泛普及的重大挑戰(zhàn)。

近幾年，能量收集技術(shù)引發(fā)了行業(yè)的廣泛關(guān)注。借助這一技術(shù)，電子設(shè)備無需傳統(tǒng)電源也能正常運(yùn)行，擺脫了對(duì)電線和更換電池的依賴。

從原理上看，能量收集是一種從非常規(guī)來源收集少量能量的技術(shù)。這些非常規(guī)來源包括設(shè)備周圍的光、熱、振動(dòng)以及無線電波等，有時(shí)它也被稱為環(huán)境發(fā)電。與能產(chǎn)生巨大能量的大型太陽能和風(fēng)能裝置不同，能量采集器僅從周圍環(huán)境中收集微小能量，這些電能主要供可穿戴電子設(shè)備和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等小型電子設(shè)備使用。該技術(shù)既消除了將昂貴電力電纜連接到偏遠(yuǎn)地區(qū)的需求，又解決了頻繁更換電池的行業(yè)難題。

對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來說，有了能量收集技術(shù)的助力，電源線、需更換的電池或可充電電池等場(chǎng)景或許都將不復(fù)存在，智能設(shè)備將真正實(shí)現(xiàn)無線化。這一點(diǎn)對(duì)于安裝在人員難以到達(dá)之處的設(shè)備尤為實(shí)用，它們無需額外維護(hù)即可長期運(yùn)行。目前，已有眾多物聯(lián)網(wǎng)和M2M設(shè)備開始采用能量收集方案，預(yù)計(jì)未來使用量還會(huì)大幅攀升。

在微能量采集領(lǐng)域，光能應(yīng)用較為常見。現(xiàn)實(shí)中，從計(jì)算器到時(shí)鐘，許多設(shè)備都依靠自身的光能采集器供電。由于光源具有間歇性，太陽能電池需與超級(jí)電容器配合使用，以確保能源供應(yīng)穩(wěn)定。

米德方格的微能量采集芯片MF9006，是其微能量采集管理解決方案中的首款產(chǎn)品。該芯片專門針對(duì)有效獲取和管理太陽能產(chǎn)生的微瓦（μW）至毫瓦（mW）功率而設(shè)計(jì)，非常適用于超低功率應(yīng)用場(chǎng)景，如對(duì)功率和操作要求嚴(yán)格的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）。

微能量采集芯片MF9006的設(shè)計(jì)以DC - DC升壓轉(zhuǎn)換器/充電器為起點(diǎn)，該轉(zhuǎn)換器/充電器僅需微瓦功率即可啟動(dòng)。一旦啟動(dòng)，升壓轉(zhuǎn)換器/充電器就能從低電壓輸出的采集器（太陽能電池板）中有效提取電能。此外，微能量采集芯片MF9006還集成了電源管理系統(tǒng)（PMIC），可同時(shí)防止電池過度充電或爆炸。收集到的能量可儲(chǔ)存在可充電鋰離子電池、超級(jí)電容器或傳統(tǒng)電容器中。

微能量采集是一種極具潛力的IoT電源解決方案。特別是當(dāng)IoT設(shè)備安裝在人跡罕至、無法定期維護(hù)電池的地區(qū)時(shí)，能量收集技術(shù)能有效延長設(shè)備生命周期，消除固定充電電池作為能源的限制，從技術(shù)層面解決了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展因供電難題所面臨的諸多挑戰(zhàn)。

據(jù)Grand View Research分析，2020年，全球能源收集系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模約為4.522億美元，預(yù)計(jì)2020 - 2028年將以10.2%的復(fù)合年增長率（CAGR）增長。市場(chǎng)增長主要源于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，涵蓋智能城市、智能家居、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）和機(jī)器對(duì)機(jī)器（M2M）通信等。Precedence Research也分析指出，2022年，全球能源收集系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模為6.4661億美元，預(yù)計(jì)到2030年將達(dá)到15.039億美元，2022 - 2030年的復(fù)合年增長率（CAGR）為11.13%。

審核編輯 黃宇