DFM8001은 마이크로와트 수준의 미약한 주변 환경 에너지까지도 효율적으로 수접하고 저장할 수 있도록 설계된 에너지 하베스팅 모듈입니다. 천연 자원의 힘을 활용함으로써, DFM8001은 배터리의 잦은 교체가 필요 없어서 유지보수 비용과 환경에 미치는 영향이 줄어듭니다.
이전 게시글에서는 에너지 하베스팅 키트와 그 주요 기능을 살펴보았습니다. 이어지는 이번 글에서는 DFM8001 에너지 하베스팅 전력 관리 평가 기판을 사용하기 위한 단계별 가이드를 소개합니다:
1. 필요한 준비물
시작하기 전에 다음 항목들을 준비해 두시기 바랍니다:
- DFM8001 에너지 하베스팅 모듈 평가 기판 × 1
- 0.22F 슈퍼커패시터 (키트에 포함) × 1
- 비정질 실리콘 태양전지 패널 (키트에 포함) × 1
- 멀티미터 / 1.8V 저전력 부하
2. 하드웨어 구성
1단계: 0.22F 슈퍼커패시터 장착
- 0.22F 슈퍼커패시터를 기판에 장착합니다.
모든 설정을 충분히 이해하기 전까지는 키트에 포함된 새 0.22F 슈퍼커패시터를 사용하시기 바랍니다. 사전 충전된 커패시터나 배터리를 사용할 경우, 커패시터의 초기 전압이 Voc(과충전 전압)보다 낮은지 반드시 확인하시기 바랍니다.
2단계: 비정질 실리콘 태양광 패널 연결
- 비정질 실리콘 태양광 패널을 연결하고, 패널의 전면이 빛에 충분히 노출되도록 합니다.
- 연결 시, 평가 기판의 단자가 태양광 패널 리드선의 도체 부분과 완전히 접촉하도록 주의하시기 바랍니다. 단자에 전선의 절연 피복을 너무 깊이 밀어 넣으면 접촉 불량이 발생할 수 있습니다.
3. 점퍼 설정
모듈이 올바르게 동작하려면 점퍼 캡의 설정이 중요합니다. 초기 상태에서는 모든 점퍼 캡이 기본 상태로 설정되어 있습니다. 설정 방법은 다음과 같습니다:
- SCL_BAT: CAP으로 설정
- L_EN 및 H_EN: 둘 다 1로 설정
- VCF[2]: 1로 설정
- 나머지 점퍼 캡은 0으로 설정
장치가 손상될 위험이 있으므로, 모듈의 모든 설정을 충분히 이해하기 전까지는 점퍼 캡 설정을 변경해서는 안됩니다.
4. 전원 인가 및 동작 흐름
- 에너지 입력 감지:
- Vsrc(에너지원 전압) > 400 mV & 15 µW이면, 모듈이 활성화됩니다.
태양광 패널에서 공급되는 전압(Vsrc)이 400 mV를 초과하고 전력이 15 µW를 넘으면, 모듈이 “깨어나” 에너지 하베스팅을 시작합니다.
-
에너지 저장 장치 충전:
모듈이 연결된 슈퍼커패시터를 충전함에 따라, 커패시터의 전압(Vbat: 에너지 저장 장치 전압)이 상승합니다. -
LDO 출력 활성화:
- Vbat > Vcr(충전 완료 전압)이면, LDO 출력이 활성화됩니다.
Vbat이 충전 완료 전압(Vcr, 슈퍼커패시터 기준 약 2.3V)에 도달하면, LDO 레귤레이터가 활성화되어 출력 전력을 제공합니다.
- 과충전 보호:
- Vbat > Voc이면, 모듈은 과충전 보호 모드로 진입합니다 (충전은 중단, LDO는 계속 동작).
Vbat이 과충전 전압(Voc, 리튬 배터리의 경우 약 4.2 V, 슈퍼커패시터의 경우 그보다 낮음)에 도달하면, 저장 장치를 보호하기 위해 충전이 중단되지만, LDO 출력은 계속 유지됩니다.
- 과방전 보호:
- Vbat ≤ Vod(과방전 전압) 일 때:
PRIM이 연결되어 있으면, 보조 배터리는 Vbat > Vcr이 될 때까지 저장 장치를 충전합니다.
PRIM이 연결되어 있지 않으면, 약 600 ms 후 LDO 출력이 꺼집니다.
Vbat가 과방전 전압(Vod) 이하로 떨어지면, 모듈은 (배터리가 연결되어 있다면) 백업 배터리 모드로 전환하거나, 아니면 저장 장치를 보호하기 위해 약 600 ms 후 LDO 출력을 끕니다.
모듈은 다음 흐름도에 따라 동작합니다:
5. 중요한 안전 주의사항
- VCF[2]–VCF[0] 점퍼 설정을 변경하기 전에 항상 에너지 저장 장치를 분리하십시오.
- 저장 장치(배터리 또는 슈퍼커패시터)를 연결할 때, 손상을 방지하기 위해 초기 전압이 Voc보다 낮은지 확인하십시오.
- 커스텀 설정 모드를 사용하려면, R1-R8 저항을 먼저 납땜한 다음 점퍼 캡을 변경하고 저장 장치를 연결하십시오.
- 모듈을 정격 전압(입력 최대 5 V)을 초과하는 전압에 노출시키기 마십시오.
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FRobot DFM8001 에너지 하베스팅 키트 및 주요 기능 소개
추가 자료
출처
적용 가능한 부품 번호
| 디지키 부품 번호 | 제조업체 부품 번호 |
|---|---|
| 1738-KIT0197-ND | KIT0197 |
| 1738-DFR1108-ND | DFR1108 |
| 1738-TEL0149-ND | TEL0149 |
영문 원본: DFM8001 Quick Start Guide – Energy Harvesting Power Management Evaluation Board