Công nghệ thu năng lượng RF

Ngày càng có nhiều thiết bị điện tử trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta và tất cả chúng đều yêu cầu một số dạng nguồn điện để hoạt động bình thường. May mắn thay, xung quanh chúng ta có rất nhiều dạng năng lượng có thể chuyển đổi năng lượng gió, năng lượng ánh sáng, động năng của vật thể thành năng lượng điện và thậm chí thu được một phần năng lượng từ việc truyền tín hiệu vô tuyến tần số cao.

Ít phổ biến hơn nhưng nhanh chóng trở nên phổ biến là sơ đồ thu năng lượng từ tín hiệu RF/vi sóng, có thể được thu từ các đài phát thanh/truyền hình và thiết bị không dây. Sơ đồ thu hoạch năng lượng này có thể thay thế pin trong các ứng dụng tiêu thụ năng lượng thấp như cảm biến Internet of Things (IoT) và thẻ nhận dạng tần số vô tuyến (RFID). Tái sử dụng năng lượng giúp giảm chi phí vận hành và tăng hiệu quả sử dụng năng lượng của các hệ thống và thiết bị điện tử hiện có.

RF là một nguồn thu năng lượng phong phú và được phát ra từ hàng tỷ máy phát vô tuyến trên khắp thế giới, bao gồm điện thoại di động, trạm gốc điện thoại di động và trạm gốc truyền tín hiệu TV/radio. Do đó, việc sử dụng năng lượng RF để cấp nguồn cho một số mạch điện năng thấp đã trở thành xu hướng.

Khái niệm khai thác năng lượng từ RF không phải là mới và quá trình này tương đối đơn giản. Sóng vô tuyến truyền tới ăng-ten và gây ra sự thay đổi hiệu điện thế dọc theo chiều dài của nó. Sự chênh lệch điện thế này làm cho các hạt mang điện di chuyển dọc theo chiều dài của ăng-ten nhằm cố gắng cân bằng trường và mạch tích hợp RF-DC có thể thu năng lượng từ chuyển động của các hạt mang điện này. Năng lượng được lưu trữ tạm thời trong tụ điện và sau đó được sử dụng để tạo ra hiệu điện thế cần thiết ở tải.

Tín hiệu năng lượng RF được nhận qua ăng-ten, do đó tần số hoạt động của ăng-ten phải giống với tần số của tín hiệu thu được. Sau khi tín hiệu RF được nhận qua ăng-ten, nó có thể được sử dụng trong cả bộ chuyển đổi RF-DC và các ứng dụng RF thuần túy; Bộ chuyển đổi RF-DC chuyển đổi tín hiệu RF thành tín hiệu DC để năng lượng thu được có thể được lưu trữ trong thiết bị lưu trữ năng lượng; thiết bị lưu trữ năng lượng có thể cung cấp năng lượng cho bộ chuyển đổi RF-DC, thiết bị RF và các ứng dụng năng lượng thấp.

Một mạch có thể được tạo để thực hiện chuyển đổi RF sang DC cho hệ thống con với các thành phần sẵn có. Việc sử dụng nhiều tổ hợp ăng-ten, cuộn sạc không dây, PMIC (IC quản lý năng lượng), chip thu công suất, bộ phát kích thích, v.v. có thể tạo ra các hệ thống có khả năng thu năng lượng từ RF.

Tín hiệu năng lượng RF được nhận qua ăng-ten, do đó tần số hoạt động của ăng-ten phải giống với tần số của tín hiệu thu được. Sau khi tín hiệu RF được nhận qua ăng-ten, nó có thể được sử dụng trong cả bộ chuyển đổi RF-DC và các ứng dụng RF thuần túy; Bộ chuyển đổi RF-DC chuyển đổi tín hiệu RF thành tín hiệu DC để năng lượng thu được có thể được lưu trữ trong thiết bị lưu trữ năng lượng; thiết bị lưu trữ năng lượng có thể cung cấp năng lượng cho bộ chuyển đổi RF-DC, thiết bị RF và các ứng dụng năng lượng thấp.