物联网供电中，微能量采集技术及MF9006芯片的支撑作用

wemadeit | 2025-09-22 16:33:31 阅读：18

伴随着 5G 技术的广泛推广，工业 4.0 无线传感器网络、智慧物流、智慧城市、智能农业以及其他各类大规模物联网应用迎来了爆炸式的增长。在这一发展进程中，为数十亿个无线节点提供具备可扩展性且稳定可靠的电源，成为了一项极具挑战性的任务。要是无法解决这一问题，将会对大规模物联网的推广与普及造成阻碍。仅仅依靠使用更多的电池，是无法满足需求的。因为在越来越多的情形下，电池要么得不到及时补充，要么会被逐渐淘汰。与之相对，我们需要运用多种不同形式的能量采集（EH）技术，为大规模物联网提供电力支持。当前，EH 技术正在持续不断地进步，这使得它在为大规模物联网设备供电方面，逐渐成为一种越来越具有吸引力的选择。

在明确为大规模物联网节点供电的具体方式时，需要考虑以下五个方面的因素：

数据速率

传输范围

延迟

工作环境

环境影响与管理 / 后勤工作

数据速率、传输范围和延迟这三个因素，会对节点的峰值功率需求和平均功率需求产生影响，并且它们的具体情况取决于所采用的无线通信协议。举个例子，当采用低功耗蓝牙技术时，一块 10 厘米见方的光伏板就能够支持数据包的定期传输，具体数据大致如下：

在零售店室内的照明条件下：每 100 毫秒传输 1 次

在典型办公环境的照明条件下：每 200 毫秒传输 1 次

在仓库和工厂的照明条件下：每 2 秒传输 1 次

工作环境同样会对电池的适用性以及使用成本产生影响。在像零售店或者办公室这类环境相对较好的地方，价格较为低廉的电池就能够达到合理的工作寿命，这使得 EH 技术的成本显得相对较高。但如果无线节点被部署在环境恶劣的工业区域或者户外环境中，就需要使用价格更为昂贵的化学电池，在这种情况下，EH 技术就会变得相对更具吸引力。

环境影响以及管理方面的问题，也是需要纳入考量的因素。原电池的使用寿命是有限的，这就会导致电池更换次数的增加，进而使得维护成本以及管理 / 后勤成本上升，最终还会因为废旧电池的处理问题对环境造成影响。为了解决如此繁多的问题，设计者可以从以下几种支持 EH 技术的电源架构中进行选择：

以主电池供电为主，同时辅以 EH 技术，以此延长电池的使用寿命。这种方式能够保留电池供电的优势，同时减少其带来的不利影响。

将可充电电池与 EH 技术相结合，从而实现更长的使用寿命，并且不再需要更换电池。

把电容器或者超级电容器与 EH 技术相融合，构建无电池系统，实现最长的使用寿命。

设计者可以采用微能量采集芯片 MF9006 来获取 EH 技术的支持。MF9006 是一款专门用于 EH 电源管理的集成电路芯片，其尺寸为 5×5 毫米，集成了电量管理、充放电管理、储能器件管理等多种功能。该芯片能够在能量输入低至 400 毫伏电压和 15 微瓦功率的场景下实现冷启动，启动之后，它可以从太阳能电池板等光量转换装置中获取直流电，为可充电电池或者超级电容器等储能元件进行充电，并且还能够通过两个 LDO 稳压器，为不同的负载提供稳定的工作电压。这款 EH 芯片支持电池切换功能，当储能电池的电量耗尽时，它会自动切换到一次电池进行供电；而当储能电池恢复电量之后，又会自动切换回储能电池供电。

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