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e-peas Energy Harvesting IC und Board: Energy Harvesting aus HF-Wellen spart Batterien

e-peas RF Energy Harvesting IC-Lösung - AEM30940 - generiert DC z.B. aus HF-Umgebungswellen und speichert die Energie in einem wieder aufladbaren Element. Produktdesigner können so die Lebensdauer von Energiespeichern im IoT-Umfeld verlängern und reduzieren perspektivisch deren Notwendigkeit.

Energy Harvesting Evaluation Board Bildquelle: © e-peas

Das AEM30940 Evaluation Board ist eine Leiterplatte (PCB) mit allen notwendigen Komponenten für den Betrieb des AEM30940 Integrated Circuit (IC). Es ermöglicht Anwendern, den e-peas IC zu testen und seine Leistungen in einem laborähnlichen Umfeld zu analysieren

Das Energiemanagementsubsystem ermöglicht es, DC-Leistung von einem Piezo Generator, einem Mikro Turbinengenerator oder einem Hochfrequenz RF Input zu nutzen, sowie das System mit zwei unabhängigen geregelten Spannungen zu versorgen. Es ist für drahtlose Anwendungen wie Industrieüberwachung, Heimautomation, E-health-Überwachung, drahtlose Sensor-Nodes und Wearables gedacht, bei denen die Dimension oder Notwendigkeit einer Primärbatterie verringert werden soll. Die stromsparende Inbetriebnahme (Kaltstart aus 380mV Eingangsspannung und 3µW Eingangsleistung) kommt dem entgegen (-18,5dBm bis 10dBm HF-Eingangsleistung).

Auf Energiesparen ist auch der Boost-Regler mit sehr niedriger Leistung ausgelegt. Zu erwähnen sind die Leerlaufspannungserkennung für MPPT alle 0,33s, ein konfigurierbares MPPT mit 2-Pin-Programmierung, eine wählbare Voc-Ratio von 50, 65 oder 80 %, ein Eingangsspannungs-Betriebsbereich von 50 mV bis 5V sowie ein MPPT Spannungsbereich von 50 mV bis 5 V und eine konstante Impedanz Anpassung (ZMPPT).

Ein Integrierter 1,2/1,8 V LDO (Low Drop-Out) Regler mit bis zu 20 mA Laststrom verfügt ebenso über eine dynamische Leistungsanpassung durch externe Steuerung sowie eine wählbare Ausgangsspannung wie der integrierte 1,8 V-4,1 V LDO-Regler (bis zu 80 mA Laststrom bei 300 mV Abfall). Die Niederspannungsversorgung treibt typischerweise einen Mikrocontroller mit 1,8 V an, die Hochspannungsversorgung typischerweise einen Funksender-Empfänger mit einer konfigurierbaren Spannung.

Ein flexibles Energiespeichermanagement integriert einen wählbaren Überlade- und Überentladeschutz, ist für jede Art von wieder aufladbarer Batterie oder (Super-)Kondensator geeignet und  kann Superkondensatoren schnell laden. Es warnt die Last, wenn die Batterie leer ist und warnt, wenn Ausgangsspannungsregler verfügbar sind. Zu einer optionalen Primärbatterie wird automatisch gewechselt, wenn die Sekundärbatterie erschöpft ist. Das System verfügt zudem über einen integrierten Balun für Doppelzellen-Superkondensatoren.

e-peas zeigt den IC und das Evaluation Board auf der

embedded world, Nürnberg, 26.-28. Februar 2019, Halle 4A, Stand 4A-546