微能量取电打开无电池传感未来

在材料与传感器技术的一轮轮工艺革新中，全球传感器市场不断扩大，同时也正经历着需求升级。特别是现在如火如荼的物联网应用，可以说是与传感器深度绑定的赛道，相关传感器的新需求不断涌现。

当前一些物联网传感器应用呈现出了部署范围广，距离远的特点，这就对传感器供电提出了新的挑战。在传统传感器的设计中，传感器节点的供电问题原本就是系统设计重点，不过以往采用有线连接或者采用电池供电的传感器，不太会遇到断电的情况，加之更换电池也算方便。

而到了那些需长期监测、电池又不易更换、又无法支持长距离有线连接的应用里，采用有线连接或者电池供电的传感器供电面临更大的挑战。为解决这一难题，传感器正在加速向“无源化”转变。

在没有电网布线、没有电池的情况下，传感器通过从环境中提取微小的能量源来完成设备自取能、自供能的技术是现在行业发展的热门风向。这种技术使得物联网传感器能够在无电池、无布线的环境下实现自驱动工作，并完成物联网连接，更契合部署范围广，距离远的物联网应用。

这些被捕捉的微小能量源，可能是辐射能、动能、温差能，也可能是射频能，传感器内部通过特定的转换机制将这些能量转化为电能以供使用。比如压电式传感收集振动能量，热电式传感收集的是温差能量。这些能量源通常具有存在于环境中且无需额外维护的特点，为传感器的自供能提供了可能。

像红外传感器、雷达侦查设备等，它们通过接收目标的红外辐射或电磁辐射来获取目标的方位信息和辐射源信息。辐射能量在元件内部产生导电通道，从而开启并持续为传感器的运作供电，这种持续供电的循环是这种发展趋势下传感器理想的状态。

当然这种能量转换型的应用会临转换的电量微弱难题，所以需要配置专门的能量管理硬件IC来提供高转换效率，同时传感器自身的工作损耗也要足够低才能尽可能靠近自给自足的理想模式。

采集无线射频信号（如Wi-Fi、蓝牙、NFC等）并将其转化为电能的技术现在也在不断突破，这一方向可以充分利用现在环境中的无线射频信号。传感器在工作时通过无线射频信号从射频辐射功率传感器接口获取能量。

基于NFC的取电设计，距离一般较短，属于近距离电感耦合，瞬时的大功率利于瞬时的取电供电应用；基于蓝牙的取电设计可以覆盖的取电频率很广，理论的取电距离更远，定位是中远距离射频取电。

国内这一块已经有不少厂商做的很不错，处于行业前列。像启纬科技的TurboNFC取电技术基于NFC接口，能够实现250mw-300mW的无线功率采集，已经可以轻松地驱动一些小型传感器了。每开创新的R-nergy1.0技术方案也是基于NFC，目前射频取电功率已经做到业内领先的1W；R-nergy2.0则是基于蓝牙的多频率中远距离取电，能够支持多个无电池设备同时供电和组网。

同时随着材料科学和微纳技术的发展，一些新材料也被应用于微能量取电领域，这些新材料与新取电技术的融合，为微能量取电技术带来了更高的取电效率和更广阔的使用场景。

诚然目前微能量取电赛道仍旧面临能量转换效率偏低、储能技术不够成熟等技术挑战，但从其展现出的创新性和实用性我们已经可以窥见无电池传感器应用的未来。

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