由于有用于连接到互联网，并在物联网的其它设备更高的要求，也有对权力为无线和设计的计算元素的更多需求。同样有在屏幕技术，减少功率的进步，但是对于更丰富的用户界面的需求日益增加被抬高了这种装置的功率要求。一来解决这一难题的方法之一是越来越多地使用能量采集技术，聚集能量从环境中。这可以用来提供电流的涓流定期到电池，以使可穿戴设备可以更长电荷之间，因此提高了端设计的吸引力。然而，有四个工程挑战来使用这些技术：产生的功率;在管理和存储的权力;收获元件的尺寸;时间和成本。大量的研究已经完成了对新的方法来收集能量的岁月，但是这在很大程度上还没有进入市场的商用设备。可穿戴设备具有一些关键的优势，因为其固有的靠近机身提供电源的几个来源获得。

发电

有几种方法从可穿戴设备的环境产生动力的，所有不同的工程的优点和挑战。一个最完善的是已经使用多年的供电传统手表太阳能。太阳能电池等Amorton松下BSG和设备从IXYS从室内照明提供电源的准备源日光和现在。这些可产生足够的电力来驱动使用低工作周期的无线链路长达15年，就证明了这Silicon Labs的开发工具包。

图1：Silicon Labs的能量收集评估板有一个太阳能电池的来源。这也有一个非常薄的外形与刚刚0.17毫米电池的高度，这是另一个重要的考虑因素的可穿戴式设计。这里的低功率控制器是至关重要 - 所述Si1012无线MCU可以保持在低功率状态，它仅消耗为50 nA。的能量采集供应的漏电流，使能时，是约3微安和被抵消由少至50勒克斯照入太阳能电池。这允许能量采集设备与系统为多达七天供电在黑暗中或无限期地，如果有一个周期性的光源补充失去的能量。该系统的工作原理与200 LX室内照明和10000 LX户外照明。然而，这是纯粹聚焦在无线连接，而不是整个系统的电力需求上。对于正在定期测量和喂养它们到中央集线器的健身器，这是一个长寿命的理想的方法。中心毂诸如SmartWatch的被要求更高的电流，和其他技术被评价。其中之一是由体内的热量热能收集。如钟表是接近皮肤，功率可以从使用​​珀耳帖和塞贝克效应的温度差来产生。商业热电装置现在能够产生的功率为10〜20微瓦/平方厘米从5度在与身体接触时的温度差。两个或三个这样的装置，可满足健康状态监测系统的功率要求。一个研究小组在韩国KAIST研究所已经开发出一种热电发电机，是非常轻便灵活，有机基板上，结合无机材料。的织物衬底是非常灵活与高达20毫米的弯曲半径，这使得它能够被用来在可佩戴设计贴身，并且在性能上没有变化作为衬底弯曲。

图2：在KAIST在韩国开发的柔性热电发电机。该发生器采用n型（的Bi2Te3）和p型（Sb2Te3）热电材料被印刷到织物的特殊糊剂。所述糊剂覆盖的TE材料的范围为几百微米的厚度的织物和薄膜形式的纤维。这产生数百个产生的功率和使研究人员能够发电机的重量显著减少到大约0.13克/平方厘米的热电点。原型生成测量为10cm×10厘米袖口产生大约40毫瓦的功率。可佩戴装置也往往在运动中，提供了新的方法，以产生用于重新给电池充电的方式不同。设备本身的运动可以被利用，以提供一种使用压电振动传感器功率如从精量的MSP1006。当传感器被调谐到使用者的运动的共振频率 - 通常大约100赫兹 - 它可以加以利用，以传递动力。这种想法是不是新的 - 它已被用于自动上弦手表数十年 - 但利用压电晶体的挠曲可以发电。使用为能量收集运动的新方法也正在研究，包括捕获由纤维在材料中的运动产生的电荷。

图3：从Measurement Specialties公司的MSP1006压电晶体。仍然在研究实验室是使用由无线电传输产生收获功率的电场的可能性。随着无线网络变得无处不在，有机会收获该电源用于便携式和可佩戴设备。然而，这仍然是在初期阶段，和许多的机会，无线功率在不再需要充电电缆并允许穿戴设备可以通过简单地将其置于一个加料板充电

管理与存储

有几种挑战仍然克服电源已经由太阳能电池或振动传感器产生即使经过。所产生的电流可能非常低，间歇性和需要收集可以在使用之前。同样，从一个电池的电流，必须设法在可穿戴设计提供硅。这就要求存储元素的组合 - 从超级电容器电芯 - 采用了新一代的能量收集应用程序，它本身能与如此低的电流可用于优化的电源管理芯片。新的更高密度的电池技术正在开发，可利用能量采集源的涓流充电，而不消耗电池化学和仍处于小尺寸提供电源穿戴式系统。线性技术开发了通用的能量采集演示板，让可穿戴系统开发人员来评估所有不同种类的能量采集源，以及如何电源管理与每个不同的。的DC2048A可以使用压电，太阳能，热动力能量源或任何高阻抗交流或直流源中的一个设计的早期阶段。该评估板包含四个独立的芯片来处理不同来源和管理。该LTC3588-1压电式能量收集电源集成了一个低损耗全波桥式整流器具有高效率降压转换器的高输出阻抗能量源，如压电或太阳能。它包括一个超低静态电流欠压锁定（UVLO）模式，具有宽迟滞窗口，以便充电可以积累在输入电容，直到降压型转换器可存储的电荷的一部分有效地传送到电源管理器。四输出电压，1.8 V，2.5 V，3.3 V和3.6 V，可通过引脚选择具有的连续输出电流高达100毫安，但输出电容器可以选择符合更高的输出电流连拍性能更好的设计，如SmartWatch的。输入保护分流设定在20 V实现更大的能量存储为输入电容的一个给定的量。在另一方面的LTC3108是超低电压的DC / DC升压转换器，可用于热电发电机。升压型拓扑结构可在输入电压低至20 mV的，并使用一个2.2 V LDO供电外部微处理器，而主输出被设定为4个固定电压之一，对电源的无线链路。存储电容器提供电源，当输入电压源是不可用的设计确保输出存储电容器的充电时间快理顺供应。

图4：LTC3108电源芯片从热电装置收获能量优化。评估板上的其他设备包括LTC3105升压型DC / DC转换器功率点控制和LDO稳压器，该LTC3459 10 V微功率同步升压转换器和LTC2935-2 / LTC2935-4超低功耗的主管，其中包括可选阈值，电源故障输出，允许开发人员密切监控电源。所有这些使得各种电源管理方案与不同的能量采集源进行评估。有几个接口和一个传感器头可以很容易地转换器连接到电路板，并有跳线，允许板以各种方式进行配置。标准构建的电路板​​安装了可能的一〇〇三年跳线。

尺寸和成本

这些技术被较好地建立，但对于可佩戴设计的挑战是减少，同时增加容量而不增加成本的外形。新电池的化学性质允许更薄电池具有更高的容量，这有助于延长电池寿命可穿戴的设计，被严格限制在尺寸和重量。珀尔帖和塞贝克效应的热电发电机正在减少的大小作为新材料和制造技术被应用，而太阳能电池技术还提高效率和降低的重量，以允许在一个设计中使用更多的细胞，因此提供更大的功率。是在设计的心脏的硅器件，可以在减少的尺寸和功率。微处理器，无线节点和电源管理芯片在芯片面积都降低作为电源消耗和电压下降时，允许设计，以适应更多的成的可佩戴的设计。

结论

有许多可用的可穿戴设备的开发者收获的能量从环境的来源，以及电池寿命和高性能的需求推动研究人员能够探索新的方法。利用太阳能，热或振动能量可以提供新的方法来延长可佩戴设计的电池寿命，从一个简单的健身传感器一个全功能的SmartWatch它充当许多其它设备的轮毂。然而，这仅仅是一半。在电池技术和电源管理的发展相匹配这些来源提供一种能在整个设计进行优化的电源。这是准备发表几天，几个星期或电池充​​电之间几个月不影响可穿戴技术的特点。