近年来,新型可穿戴电子产品不断推向市场,无论是智能手环、手表、还是智能眼镜等,它们都充分展现了可穿戴设备的潜力。
应用潜力。
从全球市场来看,根据专业咨询机构MMRI的调查报告显示,全球可穿戴设备每年出货量约为1万台。
预计此类产品的年出货量将增至约1万台,增长率为%,到今年这一数字将继续增至约1亿台。
推动可穿戴电子市场快速发展的主要因素包括:在智能手机近乎饱和的市场中,迫切需要创新的电子产品来驱动新一轮的增长;物联网应用风起云涌,可穿戴电子产品成为人与物之间的纽带。
作为重要的连接载体,未来的应用发展空间越来越受到关注。
在可穿戴设备的发展过程中,由于多功能性和不断提高的产品体验要求,可穿戴设备的电池续航问题日益突出。
多功能意味着设备的功耗不断增加,用户不愿意每天或每隔几天就为可穿戴设备充电或更换电池。
因此,如何提高可穿戴设备的电池续航时间成为了众多厂商讨论的话题。
焦点之一。
能量收集技术可以帮助客户解决电池寿命问题。
目标是让产品成为永久设备,无需用户充电和更换电池;或者它可以延长目前每天普遍需要的可穿戴设备的电池寿命。
或者将每隔几天充电的模式变成需要每隔几周或几个月充电一次,从而大大提高最终用户的产品应用体验。
从目前的发展情况来看,市场上已经陆续出现了一批以动能、热能、光能、甚至磁能为核心的能量收集芯片。
赛普拉斯半导体公司高级产品工程师李东东表示:“能量收集芯片最大的特点是超低功耗、高转换效率以及对输入/输出的控制。
超低功耗可以改造能量收集系统最小化功耗可以收集较弱的能量并最大限度地存储;高转换效率可以在能量收集负载上使用尽可能多的能量;并且输入/输出控制可以帮助能量收集系统实现最有效的供电方式。
“Cypress目前的能量收集解决方案包括光能、动能和热能。
以Cypress新推出的太阳能收集芯片S6AEA为例,该芯片内置串联太阳能组件连接。
电路、输出功率控制电路、输出电容存储电路、电池供电切换电路。
如果太阳能组件发出的电量不够,辅助电池也可以像太阳能组件一样供电,静态功耗仅为nA。
仅需要1.2μW启动功率即可超低功耗运行。
该芯片工作电流为10uA,负载下转换效率超过90%。
基于该芯片,Cypress提供了低功耗太阳能供电物联网套件(49),其中包括主板、太阳能电池板模块和BLE-USB桥接器,可实现温湿度检测和蓝牙通信功能。
李东东进一步介绍,该芯片的静态功耗低至nA,使得该芯片可以存储几乎所有太阳能电池板转换的能量,也可以在能源较为微弱的情况下使用。
另一方面,芯片的输入源选择功能可以智能地帮助系统选择输入源。
当环境能源供应充足时,能量收集系统将自动利用环境能源供电;当环境能量不足时,系统会自动切换到电池供电,不仅不会影响设备的正常使用,还能最大限度地延长可穿戴设备的电池寿命。
产业生态建设至关重要。
能量采集技术的发展离不开整体产业生态建设。
其中,最受关注的就是EnOcean联盟。
该联盟的技术基础是源自德国EnOcean的能量采集无线技术:即无线模块采集周围环境中的能量(如机械能、室内光等)能量、温差能量等。
)转化为电能供给模块工作,从而实现无电池、免维护的无线传感解决方案。
据了解,伊能森技术现已成为国际标准ISO/IEC 3-3-10,也是全球唯一采用能量收集技术的无线国际标准。
基于该标准,伊能森联盟制定了应用协议,以保证联盟所有成员产品之间具有兼容性。
目前EnOcean联盟拥有100多家会员企业,活跃于全球五大洲40个国家和地区,提供多种基于EnOcean国际标准相互兼容的产品,提供更加节能、经济的自动化解决方案致力于绿色、智能建筑。
李东东认为,能量收集技术的整个产业生态链非常健康。
全产业链上下游正在共同努力完善能量收集技术,并将其推广到更广泛的应用市场。
能量收集技术将朝着更低功耗、更高效率、更智能、更高集成度的方向发展。
能量收集技术永久、免维护、易于安装等特点注定是物联网市场的关键技术。
未来,物联网网络节点将越来越多地使用能量收集技术为系统供电。
同时他还指出,当前能量收集技术发展的难点主要体现在:能量收集系统需要专用且昂贵的低功耗模拟电路芯片;该系统需要非常仔细地设计能量收集、转换和存储;需要计算复杂能量收集负载功耗;需要灵活的低功耗芯片来执行能量收集系统负载的传感、处理和通信功能等。
赛普拉斯的发展目标是大力开发更低功耗、更实用的产品,以匹配整体能量收集市场的快速增长。