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自供电系统:有效减少电池浪费

2024年4月1日
  • 编辑:Betty
  • 中国半导体出海网

近日,Epishine与Technologies携手合作,成功研发了一款利用室内光照作为动力的自供电信标,这一创新产品预计将大幅节约成本并显著减少电池废弃物。并且这款产品应用前景广阔,可覆盖消费电子、遥控器、键盘、零售店的电子货架标签、二氧化碳监测传感器、室内定位与追踪信标以及被动照明等领域。对于这些应用而言,电池维护通常是总拥有成本中成本最高的部分。让一个使用一次性电池的小设备能够持续运行十年,通常需要更换两次电池。在建筑自动化行业,更换电池的成本是根据人工时间来计算的,如果设备分布广泛,那么这些成本消耗就会高,通过消除对电池的依赖,可以节省高达三分之二到90%的成本。

电池废物正成为全球日益严重的问题;根据欧盟统计局的数据,2020年在欧盟销售了229,000公吨的便携式电池,而其中99,000吨被收集用于回收。目前,一些公司已经开始密切关注环境影响。一次性电池通常是电子废物中的重灾区,据预测,到2025年,每天将有7800万小型物联网设备会被丢弃,这些废弃物要尽量实现可持续发展。自供电信标的研发使得设备在没有电池的情况下可以继续运行,电池浪费的减少不仅有利于环境,而且还将使公司更容易部署和维护大量的互联网设备。今年,Epishine 与Technologies宣布了合作计划。两家公司都生产能量采集组件。总部位于瑞典的Epishine开发并制造印刷有机太阳能电池:其首款产品是一种室内太阳能电池,专为采集室内光线并将其转化为小型低功耗电子产品而优化。Josephson表示,这些电池由可回收塑料制成,共分为六层印刷,每层的厚度仅为头发丝的千分之一。

图一:自供电传感器

Atmosic是一家总部位于美国、无工厂的半导体公司,设计带有集成电源管理单元(PMU)的无线解决方案,该单元能够利用采集到的能量来减少对电池的依赖。Davis表示,Atmosic的无线解决方案在功耗上比类似信标高出约四倍的效率。更低的功耗直接转化为更小的光伏电池尺寸,进一步降低了添加能量采集的成本。他表示,将能量采集电源管理直接集成到芯片上,消除了典型无线能量采集解决方案中作为一个独立组件的成本,进一步减少了最终产品的材料清单。他补充道。

当Atmosic的ATM3蓝牙系统芯片与Epishine的太阳能电池相结合,这种自供电信标能够收集充足的能量,从而在无需电池的情况下正常运行。Epishine的产品整合负责人Niklas Forsgren指出:“Atmosic的超低功耗技术与我们高性能的太阳能电池相结合,清楚地表明我们已经有了一个能够满足物联网市场部署数十亿传感器需求的解决方案。以前关于电池供电物联网设备可持续性和运营成本的问题,在这里得到了解决。”

据Epishine的电子部门负责人Jesper Nilsson介绍,Atmosic的蓝牙SoC在设计之初就考虑了低功耗功能和能量采集,而不是依赖电池。这种无电池设计减少了组件数量,使得电路板更加坚固、成本更低,同时在尺寸和环境影响方面也更小。

Nilsson补充道:“在设计高效的自供电电子产品时,重要的是启动过程不能太缓慢或过于耗电。Atmosic的芯片设计得非常轻巧,并且能够迅速启动。如果光线不足,设备仍然能够自我修复。在极端低光照条件下,虽然数据传输频率会降低,但传感器不会像电池耗尽时那样完全失效。”业内人士表示,消除对电池的需求为更多应用带来了更多的可能性。