Harvester IC combina células solares com baterias automaticamente

Aug 22, 2023

A Nexperia criou um IC de coleta de energia para células fotovoltaicas de até cerca de 1mW, que combina automaticamente a célula com a bateria – com o objetivo de extrair pelo menos 80% da energia que a célula pode produzir para qualquer iluminação. A faixa de colheita é de 35µW a 2mW.

Dentro do IC, chamado NEH2000BY, a conversão de energia é feita por meio de um conversor capacitivo CC-CC com duplicação de tensão, controlado por um algoritmo que ajusta o conversor com o objetivo de atingir sua meta de eficiência com luz ambiente variável em diferentes tipos de células fotovoltaicas alimentando energia para uma variedade de baterias. Quando os níveis de luz mudam, o ajuste ocorre em menos de um segundo.

Devido ao formato típico das curvas de carga fotovoltaica e às características do multiplicador de tensão, escolher uma célula fotovoltaica com uma tensão de circuito aberto de 0,69 vezes a tensão da bateria dará ao algoritmo a melhor chance de atingir seu alvo, disse Nexperia, que amplia isso entre 0,5x e 0,8x para um desempenho razoável.

A Electronics Weekly pediu mais detalhes sobre seu algoritmo de otimização e suas limitações, pois a folha de dados não é totalmente clara – então fique atento a este espaço. Até agora, respondeu que a sua técnica de rastreamento de potência “realmente mede a potência com precisão”.

Ele pode operar com baterias recarregáveis ​​entre 2,5 e 4,5 V, e funcionar com uma bateria tão baixa quanto 2 V, e a saída das células pode variar até a tensão da bateria – embora mais de 2 V danifiquem o IC se a bateria não estiver conectada. “Para evitar o carregamento da bateria diretamente da célula fotovoltaica, tome cuidado para que a tensão de circuito aberto seja inferior a Vbatt mais uma tensão de diodo”, disse a empresa. A otimização é “para colheitadeiras fotovoltaicas, mas integra-se com qualquer outra colheitadeira que atenda à sua faixa de tensão de entrada”.

A inicialização precisa de pelo menos 1,65 V da célula e 2,5 V da bateria. Qualquer qualificação de carga para a bateria, como sobretensão (certo) ou temperatura, precisa ser externo, realimentando o bloco de desativação do IC.

Embora a potência de entrada mínima seja nominalmente de 35μW, a Nexperia disse: “O NEH2000BY pode ser configurado para operação começando com potência de entrada de 10μW. Neste caso, a faixa de potência diminui cerca de um fator de dois”, mas não dá mais detalhes na ficha técnica.

A operação é acima de -40 a +85 ° C e a embalagem é QFP de plástico de 3 x 3 mm com 16 almofadas - a empresa afirma que a área total da placa, incluindo os três capacitores externos necessários, pode ser de 12 mm2.

As aplicações estão previstas em nós IoT sem fio, etiquetas inteligentes vestíveis e etiquetas eletrônicas de prateleira.

Para o futuro? “A próxima versão terá um fator de impulso significativamente maior”, disse Nexperia à Electronics Weekly. “No entanto, para as aplicações mais comuns, 2x é suficiente.”

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