树电运行低功耗电路

美国华盛顿大学的一组研究人员成功地演示了树木产生的电力足以独立地维持定制电路的运转。这个研究小组并不指望使用树电替代太阳能,但这套系统可以为那些可能被用于检测环境条件或森林火灾的树木传感器提供一种低成本的选择。


通过将钉子挂到各种树上并连接至电压表,研究人员发现大叶枫树(校园里常见的一种树)会产生稳定的电压,高达数百毫伏。下一步就是设计一种可以在这种功率下运行的电路。这将需要开发一种升压转换器来接收低输入电压并将其存储起来以产生更高的输出电压,它需要适用于低至20mV的输入电压,这个输入电压要比任何现有的同类器件都低。这种器件将输出1.1V的电压,足以运行小功率传感器。


这种电路使用130nm的部件进行设计,在运行中平均功耗仅为10nW。尽管使用了特殊的小功率器件,但升压转换器和其他电子器件将在大部分时间都处于休眠状态,以保存能量。这就增加了复杂性,因为如果所有器件都进入休眠,系统将再也无法被唤醒。


为了解决这个问题,研究小组设计了一个在1nW下连续运转的时钟,这个功率大约是手表运转所需功率的千分之一。启动之后,这个时钟工作在350mV,大约是AA电池电压的1/4。这个小功率的时钟每几秒钟产生一次电脉冲,实现了系统的周期性唤醒。

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