RF technológia zberu energie

V našom každodennom živote je stále viac elektronických zariadení a všetky vyžadujú určitú formu napájania, aby správne fungovali. Našťastie okolo nás existuje veľa foriem energie, ktoré dokážu premeniť veternú energiu, svetelnú energiu, kinetickú energiu predmetov na elektrickú energiu a dokonca zozbierať časť energie z prenosu vysokofrekvenčných rádiových signálov.

Menej bežná, ale rýchlo si získavajúca popularitu je schéma získavania energie z RF/mikrovlnných signálov, ktoré možno získavať z rozhlasových/televíznych vysielacích staníc a bezdrôtových zariadení. Táto schéma zberu energie môže nahradiť batérie v aplikáciách s nízkou spotrebou, ako sú senzory internetu vecí (IoT) a štítky s rádiofrekvenčnou identifikáciou (RFID). Opätovné využitie energie znižuje prevádzkové náklady a zvyšuje energetickú účinnosť existujúcich elektronických systémov a zariadení.

RF je bohatým zdrojom získavania energie a je vyžarované z miliárd rádiových vysielačov po celom svete, vrátane mobilných telefónov, základňových staníc mobilných telefónov a základňových staníc na prenos TV/rádiového signálu. Preto sa stalo trendom využívať RF energiu na napájanie niektorých nízkoenergetických obvodov.

Koncept získavania energie z RF nie je nový a proces je relatívne jednoduchý. Rádiové vlny dosahujú anténu a spôsobujú zmenu rozdielu potenciálov po jej dĺžke. Tento potenciálny rozdiel spôsobuje, že sa nosiče náboja pohybujú po dĺžke antény v snahe vyrovnať pole a integrovaný obvod RF-DC je schopný zachytiť energiu z pohybu týchto nosičov náboja. Energia je dočasne uložená v kondenzátore a následne použitá na vytvorenie požadovaného rozdielu potenciálov pri záťaži.

Signál RF energie sa prijíma cez anténu, takže pracovná frekvencia antény musí byť rovnaká ako frekvencia prijímaného signálu. Po prijatí RF signálu cez anténu je možné ho použiť v RF-DC konvertoroch aj v čistých RF aplikáciách; RF-DC konvertor konvertuje RF signál na jednosmerný signál, takže získaná energia môže byť uložená v zariadení na ukladanie energie; zariadenie na ukladanie energie môže poskytnúť energiu pre konvertory RF-DC, RF zariadenia a aplikácie s nízkou spotrebou.

Je možné vytvoriť obvod na vykonanie konverzie RF na jednosmerný prúd pre subsystém s bežne dostupnými komponentmi. Využitím rôznych kombinácií antén, bezdrôtových nabíjacích cievok, PMIC (power management IC), čipov výkonových prijímačov, budičových vysielačov atď. možno vytvoriť systémy schopné získavať energiu z RF.

Signál RF energie sa prijíma cez anténu, takže pracovná frekvencia antény musí byť rovnaká ako frekvencia prijímaného signálu. Po prijatí RF signálu cez anténu je možné ho použiť v RF-DC konvertoroch aj v čistých RF aplikáciách; RF-DC konvertor konvertuje RF signál na jednosmerný signál, takže získaná energia môže byť uložená v zariadení na ukladanie energie; zariadenie na ukladanie energie môže poskytnúť energiu pre konvertory RF-DC, RF zariadenia a aplikácie s nízkou spotrebou.