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低功耗MCU的機遇

來源：日期：2023-07-03 13:48:30

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由于ULP MCU的主要應用是可穿戴技術，因此以極低的系統功耗處理邊緣數據至關重要。能量收集減少了對可穿戴技術電池的能量需求，電池的能量有限，需要在電量耗盡后定期充電或更換。電池的廢棄處理也存在挑戰，因為電池所用的材料不易回收。ULP MCU能量收集器通過壓電、電磁或摩擦電發電機捕獲動（機械）能。

“壓電”意為擠壓或按壓。動能壓縮壓電材料，產生電場。工程師根據預期的機械負載和電場密度選擇材料，并平衡其功率貢獻潛力與材料特性，這些特性會在電場存在時使材料變形。這些相互競爭的因素使設計人員能夠優化能量收集器對反復增加主電池功率所做的貢獻。一些估計表明，動力運動平均可為ULP MCU的主電源增加10mW。

另一種用于小型MCU的能量收集技術是電磁輻射。無線電、紅外線、紫外線和微波通過空氣攜帶輻射能。環境電磁波使磁場中的結構振動，通過特定尺寸的磁鐵和氣隙設計將機械振動能轉換為電能。這種方法能為系統貢獻大約0.3mW的收集功率。

ULP MCU的最終轉換介質是摩擦電納米發電機 (TENG)。該技術將[不同]材料應用于承受機械運動（如旋轉、振動、擺動和膨脹/收縮）摩擦的表面。電極支撐這些材料，回收由材料摩擦產生的電荷不平衡（靜電）所產生的能量。這種方法提供的補充功率是壓電的十分之一，大約為1-1.5mW。

對于可穿戴技術和無線傳感器網絡，超低功耗MCU的日常應用大概消耗數十毫瓦的功率。鋰離子電池是以合適的時長提供電力的絕佳選擇。但電池在寒冷天氣的敏感性和用戶對延長電池壽命的需求推動著當前技術不斷突破極限。通過壓電、電磁輻射和摩擦電源收集機械能，可為電池提供高達10%的輔助壽命。

本文關鍵詞：低功耗MCU,MCU

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