סוללת SMD נטענת ליישומי IoT – CeraCharge

מגאדג’טים פשוטים ועד מכשירים מורכבים עבור ה- IoT התעשייתי – כולם דורשים ספקי כוח קומפקטיים, אמינים ובטוחים במיוחד. CeraCharge ™ ,סוללת ה- SMD הנטענת הראשונה בעולם, היא טכנולוגיה חדשה העונה על כל הדרישות הללו.

החיים בימינו לא יתוארו ללא סוללות המשתמשות במגוון רחב של טכנולוגיות ובהספקים שונים מאוד. האינטרנט של הדברים על כל פנים הוא ידרוש בעתיד מיליארדי ספקי כוח מיוחדים המותאמים לדרישותיהם של מוליכים למחצה וחיישנים חדשים בעלי הספק נמוך במיוחד. על מכשירים אלה לתפקד במשך שנים, ללא תלות באספקת חשמל חיצונית, על ידי שימוש בטכנולוגיות Energy Harvesting. הדרישות המופיעות בתקשורת לאחסון אנרגיה הן כדלקמן: מידות קטנות, נטענות, בטוחות במהותה, קלות להרכבה, עלות נמוכה וחיי שירות ארוכים. לא לכל הדרישות הללו ניתן לעמוד במקביל באמצעות טכנולוגיות זמינות כרגע. עבור יישומים רבים, ה- TDK CeraCharge מציע כעת דרך לצאת מהדילמה הזו. בניגוד לרוב הטכנולוגיות הנפוצות, מדובר בסוללה נטענת במצב מוצק ללא אלקטרוליט נוזלי דרכו יוני הליתיום נעים במהלך טעינה או פריקה. CeraCharge מבוסס על טכנולוגיה רב שכבתית, בדומה ל- MLCC.

סוללה זו הינה הסוללה הנטענת הראשונה בעולם שתוכננה כרכיב תואם SMT , לפיכך, התוצאה מביאה ליתרונות נוספים כמו מיקום קל של רכיבים ושימוש בתהליכי הלחמה חוזרת קונבנציונאלית, מה שמקטין את עלויות הייצור של המכשירים המשתמשים ב- CeraCharge.  בתחילה, ה- CeraCharge זמין במארז EIA 1812 (4.5×3.2×1.1mm) . רכיב זה מציע קיבולת של 100μAh במתח מדורג של 1.4 וולט והתנגדות פנימית ראשונית של <200 Ω

מאפייני הפריקה האופייניים מוצגים באיור 2. זרם הפריקה הנומינלי עבור CeraCharge הוא 20 מיקרוA, אך CeraCharge אחד מסוגל גם לתמוך בפריקה רציפה 1mA (10 מעלות צלזיוס).
בהשוואה לסוללות קונבנציונאליות, נטענות או כל דרך אחרת, CeraCharge מציע טווח טמפרטורות רחב מאוד של בין -20 ° C ל- +80 ° C ,מה שהופך אותו מתאים לשימוש חיצוני, למשל בתחנות מזג אוויר.

בהתאם לדרישות, מספר מחזורי הטעינה / פריקה ש- CeraCharge מצליח לבצע נע בין כמה עשרות עד 1000 ללא הפסדים משמעותיים מבחינת הפרמטרים החשמליים (עד 80 אחוז מהערכים ההתחלתיים).

מגוון רחב במיוחד של יישומים אפשריים
כדי להגדיל את הקיבולת ואת המתח, כל מספר של רכיבי CeraCharge בודדים ניתן לחבר בסדרה ובמקביל. זה פותח מגוון רחב של יישומים אפשריים, למשל, סוללת הגיבוי לשעונים בזמן אמת ( RTC) או אחסון אנרגיה להעברת Bluetooth-beacon .

ברוב המקרים סוללות מטבע משמשות כסוללות עבור RTCs. החיסרון העיקרי של פתרון קונבנציונאלי זה הוא שמשתמשים חייבים בסופו של דבר להחליף את הסוללה. מכיוון שקיים VSB (מתח אספקה לסוללה) ב- RTC, החלפת סוללת המטבע בסוללה נטענת כמו CeraCharge מתגברת על בעיה זו (ראה איור). ה- RTC בדרך כלל זקוק לחשמל מסוללת הגיבוי למשך פחות משעה בכל פעם, ו- CeraCharge אחת יכולה לגבות את פונקציית ה- RTC למשך שבועיים עד שבועיים ללא טעינה.

תמונה 1: שעון זמן אמת עם סוללת SMD נטענת

טעינה סולארית ל ישומם BT-Beaocn עם CeraCharge
התנאי המוקדם ל- IoT (Internet of Things) הוא היכולת לחבר כל מיני מכשירים לאינטרנט. טכנולוגיה המופעלת על ידי אנרגיה נמוכה של Bluetooth (BLE) באמצעות טעינה סולארית מתפתחת כפתרון הקישוריות מועדף בגלל דרישות החלל המיניאטוריות שלה וצריכת חשמל נמוכה. האיור מציג מודל עבור טכנולוגית BLE המופעלת באמצעות אנרגיה סולרית. במעגל זה, התא הסולרי טוען תחילה קבל (MLCC או EDLC) המספק את הכוח העיקרי עבור מודול BLE. CeraCharge מהשמש לאחסון אנרגיה לצורך טעינת הקבל, כאשר התא הסולארי אינו פעיל. הוא טעון בכמות אנרגיה עודפת לאחר טעינת הקבל במלואו, ומוזרק לקבל כשהוא ריק. זה מאפשר למעגל המונע על השמש לפעול ברציפות. מספר יחידות ה- CeraCharge המקבילות הנחוצות במעגל, תלוי במקסימום ההספק הנדרש להפעלת מעגל ה BLE ללא שימוש בתא סולארי.

תמונה 2: מודל BT-Beacon המונע באנרגיה סולרית

לבד סוג ה- SMD הקיים כיום במערכת ה- EIA בגודל 1812, TDK עתידה לפתח בעתיד גם סוגי CeraCharge בגדלים אחרים כמו EIA 0603 ובעלי יכולות אחרות, בכדי לכסות מגוון רחב יותר של יישומים. כמה דוגמאות כוללות אחסון אנרגיה לEnergy Harvesting, לרוב בשילוב עם קבל, או כסוללת משנה בWearables כדי להחליק את רמות הזרם והמתח בתקופות רגעיות של ביקוש רב.

לפרטים נוספים ניתן לפנות לקובי זקלר מחברת ניסקו פרויקטים kobi@nisko.co.il


Ronen Kadar, Director Sales & Business Development, TDK Europe GmbH

תגובות סגורות