Společnost Infinite Power Solution nejnověji představila unikátní napájecí plung-and-play moduly v pouzdru SMT součástky o velikosti 29 x 29 x 3 mm (nebo 25 x 25 x 4 mm), které v sobě již obsahují velmi výkonný tenkostěnný akumulátor (akučlánek) vlastní výroby i řídící elektroniku, včetně převodníků. Ty umožňující přímo napojit jakýkoliv zdroj elektrické energie pro dobíjení. Současně je přítomen i LDO stabilizátor výstupního napětí pro přímé napájení například MCU, bezdrátových modulů a podobných zařízení. Tyto moduly nové rodiny MPM (Micro Power Modules) nesou označení MPM 101.

Tyto opravdu miniaturní napájecí moduly byly speciálně navrženy pro snadné nabíjení vnitřní akubaterie přímým připojením různých zdrojů / generátorů stejnosměrné i střídavé elektrické energie jakými jsou solární články, piezoelektrické generátory elektřiny, tepelné generátory, elektromagnetické generátory apod. Nejde tedy jen o nějaký „hloupý“ akumulátor či superkondezátor, který jen uchovává energii a jeho nabíjení a naopak stabilizace výstupního napětí se musí realizovat externím zapojením na desce plošných spojů. Zjednodušeně si jej lze přiblížit jako integrovanou součástku obsahující:

• stejnosměrný (DC) nabíjecí napěťový vstup pro připojení libovolného nestabilizovaného zdroje nabíjecího napětí vyšší než 4,1 V s dlouhodobě dodávaným výkonem do 150 mW a proudem max. 60 mA – např. solární panel, dynamo
  


• střídavý (AC) nabíjecí napěťový vstup pro přípojení libovolného nestabilizovaného střídavého zdroje nabíjecího napětí – např. piezoelektrický generátor, malý alternátorek apod.
  


• stejnosměrný stabilizovaný napěťový výstup 2,1 až 3,6 V pro přímé napájení zařízení
  


• přímý napěťový výstup z vnitřního akučlánku 2,1 až 4,1 V bez stabilizace a ochran
  


• povolovací vstupy pro spuštění napájecího výstupu
  


• hlídací vstup pro detekci podpětí

Napájecí moduly MPM 101 jsou tedy velmi vhodné pro napájení různých bezdrátových snímačů, měřících stanic, nízkopříkonových akčních členů, chytrých řídích systémů budov, systémů vozidel, zálohovacích napájecích systémů, hodin reálného čásu (RTC), RAM pamětí (záloha obsahu RAM pamětí), aktivních RFID tagů apod.

Hlavně zajímavé je to, že velmi výkonný tenkovrstvý MEC akumulátor MEC (THINERGY™ Micro Energy Cell) uvnitř modulu může být nabíjen současně oběma nabíjecími vstupy (energie se sčítá) nebo prostě jen některým z nich, který je zrovna schopen dávat dostatečné množství elektrické energie. Tak například na DC vstup může být připojen solární panel či termočlánkový zdroj a na AC vstup připojený piezoelektrický generátor a prostě v případě přítomnosti světla se modul nabíjí panelem, v případě silového působení na piezoelement se modul nabíjí piezogenerátorem nebo v případě přítomnosti obou druhů zdrojů energie se nabíjí od obou z nich. Na tyto DC a AC vstupy lze připojit zdroj libovolného napětí, který při hodnotě napětí vyšším než 4,1 V a při dodávaném výkonu od 1 mikroW do 150 mW se začně vnitřní akučlánek automaticky nabíjet.

Stejnosměrný DC výstup realizovaný nízkoztrátovým regulovatelným LDO stabilizátorem pak dokáže trvale dodávat napětí v rozsahu 2,1 až 3,6 V (dle typu modulu) při trvalém zatížení výkonem až 200 mW a krátkodobím špičkovém zatížení proudem až 60 mA. Kapacita akučlánku uvnitř modulu je až 2,0 mAh. Není to tedy vhodné pro dlouhodobé trvalé napájení systému jen z baterie, ale fígl tohoto systému právě tkví v průběžném dobíjení, pokud je na nabíjecích vstupech přítomno alespoň 1 mikroW el. energie. A to i při současném dodávání el. energie napájenému zařízení. Je to prostě vhodná součástka pro napájení z obnovitelných zdrojů energie.

Ultratenkovrstvý akučlánek (Micro Energy Cell) s jmenovitým napětí 3,9 až 4,1 V uvnitř modulu tloušťky jen 3 mm se navíc vyznačuje schopností velmi rychlého nabíjení, kdy z 0 na 98 % kapacity lze jej dobít za pouhých 8 minut při dostatečném napájecím výkonu. Dále se vyznačuje jen velmi malých samovybíjením s úbytkem jen 1% energie za rok a schopností minimálně 10 tisíc plných nabíjecích cyklů. Pasivní nabíjecí obvody PPMU (Passive Power Managment Unit) při nabíjení spotřebovávají jen 3 nA, což znamená, že převod energie z externího obnovitelného zdroje do akučlánku je téměř bezeztrátová. To je u malo výkonných obnovitelných zdrojů velmi důležité.

Závěr

Napájecí moduly řady MPM 101 představují revoluci v oblasti integrace akubaterie, nabíjecí elektroniky i stabilizátoru do jedné SMT součástky, která se normálně zapájí na desku plošných spojů libovolného nízkopříkonového zařízení. Navíc existuje i speciální provedení s miniaturními konektory místo pinů. Zvláště ve spojení se stále populárnějšími zcela autonomními měřícími jednotkami s bezdrátovou komunikací, to je velmi zajímavý technologický krok vpřed k opravdu kompaktnímu inteligentnímu snímači v podobě plně do jedné součástky integrovaného systému s MCU, senzory a radiovou komunikací, včetně celého napájení i s baterií. Toto ještě před 20 lety byl jen nepředstavitelný sen...
.

DOWNLOAD & Odkazy

• Stránky výrobce, společnost Infinite - http://www.infinitepowersolutions.com/product/infinergy
• Datasheet napájecích modulů MPM 101 - INFINERGY_D-MPM101_DataSheet_v1-1_OCT2009.pdf
• Článek o napájejích modulech MPM v angličtině - http://www.infinitepowersolutions.com/images/pdfs/IPS_IES_Article_05-19-09.pdf

• Další články najdete na stránkách serveru automatizace.HW.cz