Компания e-peas с головным офисом в Лувен-ла-Нев, Бельгия, является пионером в области технологий сбора энергии. Она предлагает инновационные решения, которые позволяют электронным устройствам работать автономно за счет использования энергии окружающей среды. Уделяя особое внимание полупроводниковым технологиям со сверхнизким энергопотреблением, e-peas стремится устранить необходимость в одноразовых батарейках, способствуя экологичности и сокращению количества электронных отходов.
E-peas разрабатывает альтернативные решения, помогающие снизить зависимость от одноразовых батареек. Название компании – это аббревиатура для электронных портативных энергетических автономных систем.
Общие сведения о компании
Компания e-peas была основана в декабре 2014 года Госсетом и техническим директором Жюльеном Де Восом при поддержке Фонда начального финансирования, после 10 лет исследований в престижной лаборатории электроники Католического университета Лувена.
В последующие годы компания разработала обширный ассортимент решений для получения энергии, включая чипы, предназначенные для сбора солнечной, тепловой, вибрационной и радиочастотной энергии. В июле 2021 года e-peas представила новую линейку компактных, сверхэффективных зарядных устройств, предназначенных для носимых устройств и приложений Интернета вещей.
Год спустя, в июле 2022 года, компания достигла важной вехи, когда ее интегральные схемы управления питанием привели в действие сотни спутников LunaSats в рамках совместного проекта Университета Колорадо и НАСА. Эти лунные спутники, каждый из которых весит всего 5 граммов, используют систему управления солнечной энергией e-peas (AEM10941) для поддержки локальных и распределенных научных миссий на Луне.
Линейка продуктов e-peas
Серия AEM
AEM – это название, выбранное e-peas для интегральных схем управления питанием, ключевого компонента системы сбора энергии. AEM служит для управления подачей энергии от устройства сбора энергии к элементу хранения и, в конечном итоге, к маломощному электронному устройству (рис. 1). Эффективно управляя доступной мощностью с минимальными потерями, AEM позволяет получать энергию из внешних источников, что делает его идеальным для устройств Интернета вещей.
Задача интегральных схем управления питанием состоит в том, чтобы управлять и изолировать поведение источника первичной энергии, собирающего энергию, от микроэлемента хранения, используемого устройством. Каждый компонент (будь то источник энергии, хранилище или устройство) имеет свои собственные характеристики, требующие тщательной координации. В случае использования солнечных батарей система преобразует энергию и направляет ее в устройство для хранения при наличии света. При отсутствии света устройство получает энергию непосредственно от микроаккумулирующего элемента.
E-peas предлагает широкий ассортимент интегральных схем серии АЕМ, предназначенных для эффективного извлечения энергии из различных источников окружающей среды, включая:
- Фотоэлектрические (солнечные): Эти устройства оптимизированы для условий освещения внутри помещений и на улице, что позволяет использовать солнечную энергию даже в условиях низкой освещенности. Их высокоэффективные возможности преобразования обеспечивают эффективное использование даже небольшого количества света.
- Термоэлектрические: эти микросхемы могут получать энергию от перепадов температур, преобразуя температурные градиенты в электрическую энергию. Это особенно полезно при промышленном использовании или при ношении устройств на теле, когда перепады температур являются естественными.
- Радиочастотные: E-peas разрабатывает модули, способные улавливать и преобразовывать энергию окружающих радиоволн. Эта технология перспективна для питания устройств в средах со значительной радиочастотной мощностью.
- Кинетические (вибрационные/пьезоэлектрические): Эти датчики могут преобразовывать механические колебания или давление в электрическую энергию, открывая возможности для автономных датчиков в промышленном оборудовании или носимых устройствах.
- Мультиисточник: понимая, что один источник энергии может быть не всегда доступен, компания e-peas разработала усовершенствованные микросхемы, способные получать энергию из нескольких источников одновременно. Они оснащены интеллектуальным управлением питанием, что позволяет динамически выбирать и комбинировать энергию от разных источников для обеспечения непрерывной работы.
Серия AEM включает в себя AEM13920, высокоэффективный модуль постоянного напряжения с двумя источниками (солнечной и радиочастотной энергии) и усилителем интегральной схемы с выходом DC/DC. Он обеспечивает высокоэффективное преобразование максимальной мощности от двух источников энергии, при этом каждый вход настраивается либо для режима слежения за точкой максимальной мощности, либо для режима постоянного напряжения. Такая гибкость обеспечивает совместимость с широким спектром источников энергии, включая радиочастотные, импульсные и фотоэлектрические входы.
AEM10920 – это еще один высокоэффективный модуль сбора энергии, предназначенный для оптимизации извлечения энергии из фотоэлементов. Он оснащен настраиваемым коэффициентом полезного действия и настройками времени, что позволяет легко адаптироваться к различным фотоэлектрическим технологиям. Благодаря возможности холодного пуска со сверхнизким энергопотреблением AEM10920 может эффективно работать даже при очень ограниченных источниках энергии.
Этот модуль предлагает полностью регулируемые пороги защиты для элементов памяти, обеспечивая широкую совместимость с различными типами устройств. Он также оснащен встроенным зарядным устройством на 5 В для прямого накопления энергии и регулируемым выходом постоянного тока, что обеспечивает надежное электропитание прикладных цепей. Кроме того, встроенный режим транспортировки предотвращает потерю энергии при хранении и транспортировке, что делает его идеальным для долгосрочного и удаленного применения.
Микроконтроллеры
Помимо интегральных схем, линейка продуктов компании включает микроконтроллеры и сенсорные решения, предназначенные для максимального повышения эффективности использования энергии при минимальном энергопотреблении. Эти маломощные устройства предназначены для различных областей применения с ограниченным потреблением энергии, включая промышленное управление, «умные дома», сельское хозяйство, мониторинг окружающей среды, здравоохранение и интеллектуальный учет.
Специальные интегральные схемы для бытовой электроники
На выставке CES 2024 компания e-peas представила микросхемы AEM00920 и AEM10920 (рис. 2), специально оптимизированные для устройств дистанционного управления и беспроводных клавиатур. Эти микросхемы обеспечивают эффективность преобразования энергии до 95% и включают в себя такие функции, как сверхнизкий холодный пуск, настраиваемое выходное напряжение и встроенную схему повышения напряжения на 5 В для быстрой зарядки. Они поддерживают различные элементы хранения, включая гибридные литиевые конденсаторы и небольшие литий-ионные аккумуляторы.
Сотрудничество с Silicon Labs
Компания Silicon Labs совместно с e-peas создала новый экран Explorer Kit Shield. Этот комплект включает в себя три модульных экрана, которые легко подключаются к плате Explorer Kit, что помогает снизить потери электроэнергии и поддерживает внешние измерения. Это универсальный инструмент, подходящий для широкого спектра применений, таких как отслеживание активов, интеллектуальные домашние коммутаторы, производственный контроль и электронные ценники.
В комплект входят три защитных экрана:
- BRD8201A – Двойной защитный экран сборщика энергии: Этот экран позволяет разработчикам экспериментировать с различными аккумуляторами и суперконденсаторами. Он также поддерживает сбор энергии из двух источников одновременно, что делает его отличным решением для тестирования гибридных сценариев питания.
- BRD8202A – Кинетический кнопочный щит с кинетической кнопкой BRD8206A: Эта комбинация, созданная для использования в кинетических и импульсных системах сбора энергии, демонстрирует, как кинетический переключатель может генерировать достаточно энергии для питания беспроводной однокристальной системы. В нем используется интегральная схема AEM00300 от e-peas.
- BRD8203A – Защитный экран для аккумулятора: Этот экран оснащен новейшей технологией интегральных схем AEM13920 от e-peas. Он позволяет инженерам работать с двумя источниками энергии, тестировать автономные режимы работы и оценивать время автономной работы в реальных условиях.
По мере развития Интернета вещей технология от e-peas будет влиять на развитие будущей интеллектуальной инфраструктуры, помогая внедрить сбор энергии в качестве стандартного подхода к проектированию электроники.