物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的超大規(guī)模發(fā)展，極大地激發(fā)了對(duì)傳感器應(yīng)用的龐大需求。這些無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)（WSN）承擔(dān)著數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與傳輸?shù)闹匾蝿?wù)。隨著IoT應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域廣泛普及，越來(lái)越多的WSN將投入實(shí)際使用。然而，這也引發(fā)了一系列問(wèn)題：究竟什么樣的WSN才能契合IoT未來(lái)的發(fā)展需求？在當(dāng)下強(qiáng)調(diào)節(jié)能環(huán)保的大背景下，又該如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的低功耗運(yùn)行呢？

依據(jù)On World 2014年的市場(chǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)，WSN器件的數(shù)量將從2015年的50億個(gè)迅猛增長(zhǎng)至2020年的500億個(gè)以上。這些WSN與互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器進(jìn)行通信，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)樓宇、設(shè)備或者環(huán)境的狀態(tài)，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳，在整個(gè)IoT應(yīng)用中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

那么，怎樣的WSN系統(tǒng)才算成功呢？首要問(wèn)題便是供電。采用電力線供電不僅成本高昂，而且隨著WSN節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增多，鋪設(shè)大量線路也變得不切實(shí)際；若采用電池供電，就需要定期更換電池，這會(huì)產(chǎn)生較高的人工成本，并且在很多應(yīng)用場(chǎng)景中，電池供電還存在一定的安全隱患。

鑒于這兩方面的限制，部分設(shè)計(jì)開(kāi)始采用光伏板為WSN供電，以此構(gòu)建低功耗的能量收集系統(tǒng)（EHS）。不過(guò)，有些WSN的設(shè)置場(chǎng)所存在尺寸限制，這制約了光伏板的面積和輸出功率；還有些WSN的設(shè)置地點(diǎn)無(wú)法獲取足夠的光能，進(jìn)而限制了向EHS負(fù)載的供電功率以及能量收集PMIC的啟動(dòng)。

正是這兩方面的限制因素，讓微能量采集技術(shù)展現(xiàn)出全新的魅力。它能夠使WSN具備自我供電能力，且可以安置在任何地方，使用壽命長(zhǎng)達(dá)十年以上，有助于將部署和維護(hù)成本降至最低。

那么，如何設(shè)計(jì)一款出色的能量收集供電WSN呢？設(shè)計(jì)這樣一款WSN會(huì)面臨哪些技術(shù)挑戰(zhàn)？它需要高度先進(jìn)的模擬技術(shù)，以及低靜態(tài)電流模擬芯片，并且要非常精心地設(shè)計(jì)能量收集、轉(zhuǎn)換以及存儲(chǔ)環(huán)節(jié)，計(jì)算隨時(shí)變化的EHS負(fù)載，還需要靈活的低功耗芯片來(lái)執(zhí)行EHS負(fù)載的傳感、處理以及通信功能。

米德方格近期推出了一款能量收集電源管理集成電路（PMIC）MF9006，可用于IoT中太陽(yáng)能供電的微小無(wú)線傳感器。該芯片的啟動(dòng)電壓僅為400mV，關(guān)機(jī)功耗僅為580nA，可與太陽(yáng)能光伏板等器件配合，共同構(gòu)建低功耗的能量收集系統(tǒng)方案。此芯片能在低于100Lux的光照條件下使用，轉(zhuǎn)化效率超過(guò)90%，具備電量管理、充放電管理、儲(chǔ)能器件管理等功能。

該芯片可應(yīng)用于智能樓宇、智能家居以及工廠自動(dòng)化等場(chǎng)景。例如，它可以監(jiān)控家庭溫濕度的變化，根據(jù)室內(nèi)環(huán)境判斷何時(shí)開(kāi)燈；還能對(duì)道路、橋梁、鐵軌進(jìn)行檢測(cè)，保障行車安全；也可用于工廠中的安全監(jiān)控，傳統(tǒng)方式是人工測(cè)量溫度、粉塵等參數(shù)，現(xiàn)在通過(guò)傳感器就能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)偵測(cè)，避免安全隱患。

審核編輯 黃宇