5G 技術的大力推廣，促使工業 4.0 無線傳感器網絡、智慧物流、智慧城市、智能農業以及其他大規模物聯網應用迎來了爆發式增長。然而，在這一進程中，為數十億無線節點提供可擴展且可靠的電源，是一項極具挑戰性的任務。倘若這一問題得不到解決，大規模物聯網的推廣普及將會受到嚴重阻礙。

僅僅依靠增加電池數量是遠遠不夠的。在越來越多的場景中，電池無法得到補充或者會被淘汰。此時，就需要采用各種形式的能量采集（EH）技術來為大規模物聯網提供電力。隨著 EH 技術的持續進步，它在大規模物聯網設備供電方面正成為越來越有吸引力的選擇。

在確定如何為大規模物聯網節點供電時，需要考慮以下五個因素：

數據速率

傳輸范圍

延遲

工作環境

環境影響和管理/后勤

數據速率、傳輸范圍以及延遲會影響節點的峰值和平均功率需求，而這些又取決于所采用的無線通信協議。例如，當運用低功耗藍牙技術時，一塊 10 cm 見方的光伏板能夠支持數據包的定期傳輸，具體情況如下：

在零售店的室內照明水平下，每 100 ms 傳輸 1 次；

在典型辦公環境的照明水平下，每 200 ms 傳輸 1 次；

在倉庫和工廠的照明水平下，每 2 s 傳輸 1 次。

工作環境同樣會影響電池的適用性和成本。在零售店或辦公室等相對較好的環境中，價格較低的電池就能達到合理的工作壽命，相比之下，EH 技術的成本就顯得較高。而如果無線節點部署在惡劣的工業或戶外環境中，就需要使用更昂貴的化學電池，此時 EH 技術就相對更具吸引力。

環境影響和管理問題也是不可忽視的考慮因素。原電池的壽命有限，這會增加電池更換的次數，進而增加維護和管理/后勤成本，最終還會因處理廢舊電池而對環境造成影響。為了解決這些問題，設計者可以從以下幾個支持 EH 技術的電源架構中進行選擇：

以主電池供電為主，輔以 EH 技術來延長電池壽命。這樣既能保持電池供電的優勢，又能減少其不利影響。

將充電電池與 EH 技術相結合，實現更長的使用壽命，無需再更換電池。

把電容器或超級電容器與 EH 技術相結合，實現無電池系統，獲得最長使用壽命。

設計者還可以采用微能量采集芯片 MF9006 來獲取 EH 技術的支持。MF9006 是一款用于 EH 電源管理的集成電路芯片，其大小為 5*5mm，集成了電量管理、充放電管理、儲能器件管理等功能。該芯片能夠在低至 400mV 電壓和 15μW 功率的能量輸入場景下實現冷啟動，啟動后可以從太陽能電池板等光量轉換裝置獲取直流電，為可充電電池或超級電容器等儲能元件充電，并且可以通過兩個 LDO 穩壓器為不同的負載提供穩定的工作電壓。此外，該 EH 芯片還支持電池切換，當儲能電池耗盡時，會自動切換到一次電池；當儲能電池恢復后，又會自動切換回儲能電池。

審核編輯 黃宇