【电子新发现】仿真软件LTspice和小体积贴片式升压变压器

摘要：在搜索能量收集转换芯片及相关文档过程中，发现仿真软件LTspice，该软件是一款高性能 SPICE 仿真器、电路图捕获和波形观测器，并为简化开关稳压器的仿真提供了改进和模型。在查阅LTC3109芯片的演示电路中，发现了小体积贴片式升压变压器，颠覆了之前对变压器体积大的观念，并发现在淘宝中可购买到相关小体积变压器，解决了需求和购买问题。此外，发现Linear公司的大多芯片的演示电路，给出了PCB资料和Gerber文件，对快速开发提供重要支持，但因自己对Gerber文件的认识不深，对使用流程不熟悉，暴露自己行业知识面窄的问题。

 

1 初识能量收集

 

       大约一个月前，与人聊过能量收集技术，觉得好奇，便网上搜索相关讯息。在电子发烧友网站上，搜到一些能量收集及应用的资料。在百度百科中，能量收集的介绍非常简短，内容如下：

 能量收集，英文：Energy Harvesting 是指利用原本会被浪费的能量。如用身体热量给小电器装置供电，利用海洋洋流发电等。现在，能量收集日益引起人们的关注，原因是世界各国在大力发展可再生能源，而且越来越小的电子系统可以通过越来越低的能量运行。例如：大型建筑物中用来监控房间温度的小装置可以利用建筑物自身的极微小振动来获得动力。

 

 然后在谷歌学术搜索中，查阅了部分论文，并发现了一篇目前对能量收集介绍最为全面是英文书籍《Energy Harvesting Technology》。该书被东南大学翻译成中文，名为《能量收集技术》，在当当网和淘宝均有销售。对于不愿意花钱买书，相信网络资源的我来说，在谷歌上搜索的英文版的PDF文档，也在华为网盘资源搜索中搜到该书中文版，因资源包为图片，自己动手制作成PDF版，并添上章节标签。本来打算上传到百度文库共享，可能因侵犯版权未能提交成功，所以打算放到百度云盘共享。

 

  在《能量收集技术》中，编者整理了近年来各国际期刊发表的不同角度关于能量收集的论文，主要包括压电、电磁、热电三个角度探讨了能量收集的原理、工艺和能效评估，并给出了一些微电子设计电路。其目录如下图：

 

2 热电能量收集

     因专业需要，我就把专注点放在热电能量收集。热电效应的理论基础是塞贝克效应（Seebeck Effect），通过热电转换，可以将环境中的温度梯度和热流转化成电能。温差提供了电势，热流提供了功率。

通过温差产生电能的器件成为热电发生器，英文Thermoelectric Generator，缩写为TEG，用电串联连接并夹在两块导热陶瓷板之间的N型掺杂和P型掺杂半导体芯片对或偶所构成。最常用的半导体材料是碲化铋 (Bi2Te3)。结构如下图：