功率在本質(zhì)上至關(guān)重要。經(jīng)過(guò)盡可能多地運(yùn)用它來(lái)最大化額定資源的開銷可以進(jìn)步功能，可以最小化本錢并削減糟蹋。能量搜集供給了一種運(yùn)用環(huán)境能量為電氣設(shè)備供電的辦法。關(guān)于包含電池的設(shè)備，能量搜集可以延伸電池的運(yùn)用壽數(shù)或徹底代替電池的能量奉獻(xiàn)。

超低功耗 (ULP) MCU 是能量搜集的合理挑選。這些設(shè)備存在于可穿戴技能、無(wú)線傳感器和其他需求延伸電池壽數(shù)的邊際使用中?；貞浤芰克鸭趯?shí)踐中的作業(yè)原理有助于了解能量搜集怎么支撐 ULP MCU 的價(jià)值。

能量搜集的作業(yè)原理

原則上，能量搜集是一個(gè)簡(jiǎn)略的概念。要處理的問(wèn)題是首要?jiǎng)恿Γ姵?、燃料、電網(wǎng)）是有限的。此外，將此源功率轉(zhuǎn)化為可用能量并非 100% 有用，雖然有永久的環(huán)境能量可供捕獲。這便是為什么風(fēng)力渦輪機(jī)是一種可再生的大型動(dòng)力。渦輪機(jī)從風(fēng)中接納勢(shì)能，使葉片環(huán)繞轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)相連發(fā)生電能。其他大規(guī)劃環(huán)境動(dòng)力包含太陽(yáng)能、波浪和地?zé)帷?/span>

可穿戴設(shè)備和無(wú)線傳感器等較小規(guī)劃的技能可以搜集動(dòng)能、熱能或環(huán)境電磁輻射能。這些方法中的每一種都運(yùn)用不同的機(jī)制將源功率轉(zhuǎn)化為可用能量。每個(gè)來(lái)歷的功效和有用性都是一個(gè)重要的考慮要素，由于使用可能會(huì)約束能量轉(zhuǎn)化所需設(shè)備的尺度和質(zhì)量。

熱輻射對(duì)無(wú)線傳感器使用很有用，由于傳感器的規(guī)劃和放置使用了兩種方法的動(dòng)力。在車輛上，接近路途的傳感器可以接受來(lái)自柏油路的輻射熱。相比之下，其他人可以使用來(lái)自高振蕩方位的運(yùn)動(dòng)能量，例如接近車輪或發(fā)動(dòng)機(jī)部件。關(guān)于超低功耗MCU，從人類用戶的運(yùn)動(dòng)中收回的動(dòng)能是現(xiàn)在最有用的能量轉(zhuǎn)化方法。

超低功耗MCU 的機(jī)會(huì)

由于 ULP MCU 的首要使用是可穿戴技能，因而以最低的體系功耗處理這些邊際數(shù)據(jù)至關(guān)重要。能量搜集削減了對(duì)可穿戴技能電池的能量需求，電池含有有限的能量，需求在電量耗盡后定時(shí)充電或替換。電池在處置方面也存在應(yīng)戰(zhàn)，由于電池組成資料不易收回。ULP MCU 能量搜集器經(jīng)過(guò)壓電、電磁或沖突發(fā)電機(jī)捕獲動(dòng)能（機(jī)械）。

壓電式

“壓電”一詞源自希臘語(yǔ)，意為揉捏或揉捏。動(dòng)能緊縮壓電資料，發(fā)生電場(chǎng)。工程師依據(jù)預(yù)期的機(jī)械負(fù)載和電場(chǎng)密度挑選資料，并平衡其功率奉獻(xiàn)潛力與資料特性，這些特性會(huì)在電場(chǎng)存在時(shí)使資料變形。這些相互競(jìng)爭(zhēng)的要素使規(guī)劃人員可以優(yōu)化能量搜集器對(duì)重復(fù)添加主電池功率的奉獻(xiàn)。一些估量標(biāo)明，均勻而言，動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)可為 ULP MCU 的主電源添加 10mW。

電磁輻射

另一種用于小型 MCU 的能量搜集技能是電磁輻射。無(wú)線電、紅外線、紫外線和微波經(jīng)過(guò)空氣帶著輻射能。環(huán)境電磁波使磁場(chǎng)中的結(jié)構(gòu)振蕩，經(jīng)過(guò)有意巨細(xì)的磁鐵和氣隙規(guī)劃將機(jī)械振蕩能轉(zhuǎn)化為電能。這種辦法為體系奉獻(xiàn)了大約0.3mW的搜集功率。

沖突納米發(fā)電機(jī)

ULP MCU 的終究轉(zhuǎn)化介質(zhì)是沖突納米發(fā)電機(jī) (TENG)。該技能將[不同]資料使用于接受機(jī)械運(yùn)動(dòng)（如旋轉(zhuǎn)、振蕩、搖擺和脹大/縮短）沖突的外表。電極支撐這些資料，收回由資料沖突發(fā)生的電荷不平衡（靜電）發(fā)生的能量。這種辦法供給的彌補(bǔ)功率比壓電低 10 倍，即大約1-1.5mW。

帶走

可穿戴技能和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，超低功耗MCU 的日常使用，耗費(fèi)的功率大約為數(shù)十毫瓦。鋰離子電池是在適宜的時(shí)間內(nèi)供給電力的絕佳挑選。但是，冰冷氣候的敏感性和用戶對(duì)延伸電池壽數(shù)的需求推進(jìn)了當(dāng)時(shí)技能的極限。經(jīng)過(guò)壓電、電磁輻射和沖突電源搜集機(jī)械能，可供給高達(dá) 10% 的輔佐電池壽數(shù)。優(yōu)化電阻和電流負(fù)載技能，對(duì)該技能的繼續(xù)改善終究可能會(huì)消除 ULP MCU 設(shè)備中對(duì)電池的需求。這是一場(chǎng)微型電池開發(fā)與增強(qiáng)動(dòng)力之間的比賽，不管哪種方法，顧客都有望取勝。