无线供电,是指设备与外界之间不需要任何物理上的电源连接导线,而是以近距离辐射的方式获得能量。
实际上,我们生活中常用的非接触式IC卡,如公交一卡通,就使用了无线供电技术。
IC卡内部的线圈既是能量收集部件,也是无线数据传输的天线。
射频读写器向外界不断发送固定频率的电磁波,常见的频率有13.56MHz,也有低频IC卡,如125KHz。当IC卡与射频读写器靠近时,卡片内部有一个LC串联谐振电路,其频率特性与读写器发射的频率相同,这样在电磁波激励下,LC谐振电路产生共振,从而使卡内微小电容器不断积累电荷。在这个电容的另一端,接有一个单向导通的电子泵,将电容内的电荷送到另一个电容内存储,当所积累的电荷达到2V时,此电容就作为电源为其它电路和芯片提供工作能量,与读写器通讯收发数据,或将数据存入卡内。
能量收集技术
接收射频读写器发出的电磁波仅仅是无线供电的其中一种形式,广义上的无线供电还包括从自然环境中源源不断的获取能量,主要包括光、热、机械振动、射频 (RF) 和风。
感应取电,也称CT取电,感应取电一般应用于高压电缆并要求保持一定的电流,广泛应用于电力系统、工矿企业以及各类电气设备等有高压配电但缺乏常规供电条件的场合。
电源管理电路是能量收集技术中的核心,目的是将能量收集器与传感器节点连接起来,同时尽可能高效地转化收集到的能量。在电源管理电路中,首先要考虑的是收集器的输出电压,因为不同类型能量收集器的输出电压是不同的,例如热传导发电机输出的是毫伏级别的直流电压,而压电发电机输出的是几伏到几十伏的交流电压。对于后者,电源管理电路必须对能量收集器的输出进行整流,并将电压转换至1.8V到3.6V之间,也就是传感器节点的标准工作电压。此外,电源管理电路的内部阻抗必须匹配压电发电机的阻抗(通常为数千欧至数兆欧),从而尽可能高效地传输能量。
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