IoT電源回路の開発

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IoT電源回路の開発
マルツエレック株式会社
1. 背景
2. 環境発電
3. 蓄電
4. 商品紹介(MEB-EH1)

1. 背景

2. 環境発電
光起電力発電
太陽電池
振動発電
ピエゾ素子
温度差発電
ペルチェ素子
ハーベストIC
LTC3108
ハーベストIC
LTC3588-1
ハーベストIC
LTC3105
アプリケーション
回路
環境発電は、系統電源から切り離された省電力デバイスを長期間保守なしに
使用可能な高付加価値のエネルギー源を供給します。

2. 環境発電
太陽電池
MPPC Response to Input Source (SOL=100%)
Output Voltage≈ 4.1V
IOUT≈ 8.2mA
*Analysis directives:
• .tran 0 5m 0 startup
• .lib 19_12_93.lib
Pmax= 400mW
Voc= 0.58V
Isc= 0.872A
Vmppc= Vmp= 0.5V
[SOL=100%]

2. 環境発電
• Total elapsed time: 786.766sec. ≈ 13min.

2. 環境発電
ピエゾ素子
負荷回路相当振動表現
評価回路図
振動(ピエゾ素子)の場合

2. 環境発電
ピエゾ素子の発電電圧波形
入力信号=振動状況
出力波形=発電電圧

2. 環境発電
振動を発生させる間隔
オフセット電圧
1回分の振動
1回分の振動で発生する発電電圧
出力電圧

3. 蓄電
リチウムイオン電池
Time
0s 50s 100s 150s 200s
1 V(HI) 2 I(IBATT)
3.0V
3.2V
3.4V
3.6V
3.8V
4.0V
4.2V
4.4V
1
0A
0.4A
0.6A
0.8A
1.0A
1.2A
1.4A
2
SEL>>SEL>>
V(X_U1.SOC)
0V
0.2V
0.4V
0.6V
0.8V
1.0V
+ -
U1
LI-ION_BATTERY
SOC = 0
NS = 1
TSCALE = 60
C = 1.4
• Charging Voltage: 4.20V±0.05V
• Charging Current: 700mA (0.5 Charge)
Current=700mA
Voltage=4.20V
Capacity=100%
(minute)
Measurement Simulation
SOC=0 means battery
start from 0% of
capacity (empty)

3. 蓄電
リチウムイオン電池
Time
0s 100s 200s 300s 400s
V(HI)
2.6V
2.8V
3.0V
3.2V
3.4V
3.6V
3.8V
4.0V
4.2V
4.4V
0
+ -
U1
LI-ION_BATTERY
SOC = 1
NS = 1
TSCALE = 60
C = 1.4
HI
0
0
IN-
OUT+
OUT-
IN+
G1
limit(V(%IN+, %IN-)/0.1m, 0, rate*CAh )
PARAMETERS:
rate = 1
CAh = 1.4
C1
10n
sense
*Analysis directives:
.TRAN 0 300 0 0.5
.STEP PARAM rate LIST 0.2,0.5,1
.PROBE V(*) I(*) W(*) D(*) NOISE(*)
0.2C
0.5C
1C
(minute)
TSCALE turns 1 minute in seconds,
battery starts from 100% of capacity (fully charged)
• Battery voltage vs. time are simulated at 0.2C, 0.5C, and 1C discharge rates.

3. 蓄電
リチウムイオンキャパシタ

3. 蓄電
電気二重層キャパシタ

3. 蓄電

4. 商品紹介 MEB-EH1
項目値
入力電圧範囲 2.42～15 [V]
出力電圧 3[V]
最大出力電流 0.2[A]
MEB-EH1は、コイン型リチウム電池で動作する機器を環境発電(太陽電池)等で安定
供給可能なエナジーハーベスト電源基板です。環境発電で安定電力供給が出来れ
ば、ノーメンテナンス電源回路になります。キーデバイスは、LTC3129を採用しました。
LTC3129は、入力電圧および出力電圧範囲の広い高効率200mA昇降圧DC/DCコン
バータです。このデバイスは、レギュレータのターンオンを予測可能にする高精度の
RUNピンしきい値と、太陽電池等の理想的ではない電源から最大電力を確実に抽出
する最大電力点制御（MPPC）機能を内蔵しています。
必要に応じて、電気二重層キャパシタ(EDLC)が6個まで実装出来ます。エナジー
ハーベスト基板としてご活用下さい。
定格表

*If MPPC function is not needed, tie the pin to VCC (with J9 Jumper)
R4SET
R3SET
電気二重層キャパシタ(EDLC)は必要に
応じて、最大6個まで基板に実装出来ます。
EDLCのお薦めは、下記の製品です。
SCCR25E505SRB(AVX Corporation),3V5F
https://www.marutsu.co.jp/pc/i/1150036/
MPPCの機能を使用しない場合は、
J9をショートにします。
MPPCを3[V]に設定する場合
R3(R3SET)=2.1MEG[Ω]
R4(R4SET)=2.1MEG[Ω]

45mm
50mm
基板レイアウト

EDLCを実装したイメージ
部品実装イメージ

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