芯耀
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在智慧城市的建设进程中，供电模式的选择至关重要。当下，市电与电池作为两种主流的供电方式，各有其鲜明的特点与适用场景。市电凭借其能够提供持续且稳定的电能优势，成为持续大功率终端的理想之选。然而，市电的供应高度依赖前期建设规划布局，且需要投入额外的建设成本。与之相对，电池供电采用一次性投入模式，其使用周期可预测，只需定期更换与维护。不过，电池在后期会产生大额的人工成本，更适合低功耗、数量众多且有便携和拆卸需求的终端设备。
但电池的应用并非毫无弊端。除了要满足环保要求外，它还面临着维护费用高昂、使用生命周期有限等问题。在此背景下，微能量采集技术应运而生，为弥补电池的不足提供了绝佳方案。
微能量采集技术，本质上是通过能量转化手段，从周围环境中获取源源不断的电能，并将其作为电源加以利用。
技术架构剖析
微能量采集和管理系统承担着将环境能量转化为电能，并进行实时监测与有效释放的重任，以此为下游端的传感器和通信模块提供电力支持。该系统主要由三大模块构成：微能量采集模块、能量管理模块以及集成负载（涵盖通信模块、传感器等）。其中，微能量采集模块包含多种能量采集装置，像太阳能电池板、温差发电片、按压发电模块和振动发电模块等。能量管理模块作为系统的核心，其构成部件如能量采集模块、通信模块、传感器等，均可依据实际应用场景和行业需求进行灵活调整。
能量管理模块详解
能量管理模块借助芯片实现对电量的监测、采集与智能管理。其主要思路包括：对通过环境能量采集获取的电量进行实时监测，合理管理这些电能，使其既能为负载电路供电，又能为储电装置充电；同时优化放电管理流程，最大程度地利用电量。能量管理模块的核心通常是微能量采集电源管理芯片。然而，为满足弱光环境下的采集功能要求，芯片需具备极低的冷启动电压。长期以来，国内在这一领域一直依赖进口芯片，例如TI的BQ25570。
不过，随着国内芯片产业的蓬勃发展，国产微能量采集PMIC成功实现量产。以米德方格的MF9006芯片为例，它集成了电量管理、充放电管理、储能器件管理等多种功能。该芯片在低至400mV电压和15μW功率的能量输入场景下即可实现冷启动。启动后，它能够从太阳能电池板等光量转换装置获取直流电，为可充电电池或超级电容器等储能元件充电，并通过两个LDO稳压器为不同负载提供稳定的工作电压。
集成负载情况
系统所采用的低功耗传感器和微处理器等均实现了微瓦级的能耗水平。在负载中，通信模块的能量消耗通常最大。目前，以中国移动NB-IoT为代表的低功耗广域网模组已达到超低功耗标准。
M5312在工作状态下，能耗范围为100 - 500mW，具体数值主要取决于网络信号强度，平均能耗约为200mW。若采用热启动方式，一次通信从唤醒、注册网络、完成传输到再次进入休眠态，平均时长为15 - 30s。
若选用LORA通信模组，其一般发射功率为10dBm，功耗约10mW。
行业应用前景
采用微能量采集技术替代电池，能够有效减轻智慧城市处理废旧电池的负担。在一些工业物联网项目中，整体包含成千上万个点位，更换设备的人工成本单价一般在200 - 500元，这一价格甚至高于设备本身价格。因此，延长设备使用周期，对于节省成本具有重要意义。一般电池的平均使用周期不超过3年，最长也不过6年，而微能量采集装置的寿命通常要求达到20年以上。所以，只要在设备回收路径和商业模式上达成行业共识，从整个系统的环保和经济角度考量，微能量采集技术方案明显优于使用电池的方案。
