Французские разработчики представили два чипа для сбора энергии от вибраций

Идея питать носимую электронику и датчики с подключением к Интернету от энергии, получаемой из вибраций, не нова и постоянно развивается. Сегодня на конференции ISSCC2020 французские разработчики показали два перспективных чипа для сбора и аккумулирования электроэнергии от постоянных и ударных вибраций.

Два документа исследовательского центра CEA-Leti раскрывают структуру двух микросхем по добыче электричества из вибраций. Один чип использует пьезоэлектрический метод добычи энергии, а другой опирается на колебание магнита в электрической катушке. В обоих случаях накопление энергии и система генерации встроены в чипы и не имеет внешних элементов конструкции, что позволяет простым способом интегрировать решение в любую подходящую электронику.

Пьезоэлектрический преобразователь оснащён схемой динамической подстройкой резонансной частоты. Подобное решение позволило на 446 % расширить диапазон частот колебаний, в котором происходит выработка электроэнергии. Подобного, утверждают в CEA-Leti, до сих пор никто не смог добиться. Коэффициент полезного действия при этом достигает 94 %, а показатель отслеживания точки максимальной мощности (MPPT) может составлять 30 нВт.

Само собой, управляющие цепи чипа-генератора питаются от добытой ими же электроэнергии. Общее потребление чипа составляет 1 мкВт, тогда как сбор энергии из окружающего пространства (вибраций) лежит в пределах от 100 мкВт до 1 мВт.

Пьезоэлектрический чип-генератор CEA-Leti

Второй чип на основе колеблющегося магнита и катушки показывает ещё больший сквозной КПД ― до 95,9 %. Что важно, задействованные для изготовления этого решения материалы доступные и недорогие. Коэффициент извлечения энергии из постоянных вибраций достигает 210 %, а из ударных ― 460 %. Было бы интересно увидеть всё это в виде коммерческой реализации, но об этом пока ничего неизвестно.