Superkondensatoren unterstützen Miniatur-Energy-Harvester-ICs bei der Stromversorgung von ULP-Geräten

Mehrere einzelne elektronische Trends haben sich zusammengeschlossen, um kostengünstige, einfach zu implementierende Energiemanagementschaltungen zu entwickeln, die eine vollständige Steuerung der Stromversorgung kleiner Lasten mit gewonnener und geernteter Energie ermöglichen. Diese Schaltungen können die Lebensdauer einer Batterie, die die Last mit Strom versorgt, erheblich verlängern oder die Batterie vollständig ersetzen. Zu den Trends, die praktische, kostengünstige Module für gewonnene Energie vorantreiben, gehören:

• die Entwicklung von Ultra-Low-Power-ICs (ULP)
• die Möglichkeit, effiziente DC/DC-Wandler mit ultraniedrigem Stromverbrauch und Steuerlogik zu entwickeln, die intelligente Energiemess- und -managementfunktionen ermöglichen
• die Einführung von Speichergeräten mit hoher Kapazität in Miniaturgrößen.

Dieser Artikel baut auf einer früheren Arbeit auf, in der die Vorteile der ULP-IC-Technologie erörtert werden. Hier werden wir die Leistung und Eigenschaften einer Auffang-/Ernteschaltung bei der Stromversorgung des Äquivalents eines ULP-IC erörtern und seine Leistung anhand von prismatischen Zellsuperkondensatoren, Radial-Can-Superkondensatoren und Tantalkondensatoren mit erweitertem Wert dokumentieren. Die untersuchte Energiemanagementschaltung besteht aus einem Energiemanagement-IC (dem e-peas AEM10330) und vier passiven Komponenten – drei Kondensatoren und einer Induktivität. Wir beginnen mit der Beschreibung der Fähigkeiten des Energiemanagement-IC und der zugehörigen Anwendungsschaltung.

Anschließend besprechen wir die elektrischen Eigenschaften der drei zuvor erwähnten Kondensatortypen, von denen jeder verwendet werden kann, um die vom Chip gewonnene überschüssige Energie zu speichern und so den Betrieb der Energiegewinnungsschaltung zu verlängern. Wie wir erklären, eignen sich die verschiedenen Kondensatortypen für unterschiedliche Anwendungsanforderungen, und die Spannungsreduzierung ist ein wichtiger Aspekt zur Gewährleistung der Kondensatorzuverlässigkeit. Abschließend präsentieren wir experimentelle Ergebnisse, um die durch die Superkondensatoren und Tantalkondensatoren ermöglichte Leistung zu veranschaulichen, gefolgt von einer Zusammenfassung der wichtigsten Erkenntnisse aus dieser Diskussion.