精密的電池供電型電子系統和自供電設備，在現有自主手持設備領域延伸出一些不同的應用。CMOS 處理技術和電路技術方面取得的巨大進步，降低了電路的功耗，使得新型自主供電系統成為可能。這些進步帶來大量新興應用，例如：無線微傳感器網絡、可穿戴醫療電子設備、工業及家庭自動化傳感器和電子貨架標簽。理想情況下，這些系統都可以在沒有電池的情況下正常工作。但是，當要求使用電池時，我們仍然需要盡力延長電池使用時間，這樣系統便可在其壽命周期內無需更換電池。理解能量轉換器工作原理以及如何使用它來提供能源，是達到上述目標的基本要求。

自供電系統要求有一個能量來源，以在其壽命周期內維持正常的工作。根據不同的能量來源，可將商用能量轉換器分為如下四類：

1）光：太陽能電池由 p-n 晶體陣列組成，利用光伏效應工作。
2）熱：利用熱電組件采集環境熱能。
3）振動：振動能量采集器通過電磁或者壓電方法利用振動機械能，從而產生電能。
4）無線電波：無線電波能量采集方法使用定向解決方案時較為有效，但在使用環境能量時現實實現并無太多有用的功率。

表 1 能量采集器的典型輸出功率

表 1 顯示了來自不同能量轉換器的典型功率級別以及采集器的重要考慮因素。在一般情況下，大多數采集器都可以提供 ~10-50 μW/cm2 左右的平均功率。所獲功率的大小與采集器面積有關，并嚴重依賴于采集器的可用空間。利用一個太陽能電池例子，我們可以描述出采集器的一些特性。太陽能電池可以建模為一個與二極管并聯的電流源，如圖 1 所示。分流電阻對漏電建模，而串聯電阻對接觸電池電阻建模。

圖 1 光伏電池及其特性曲線的電氣模型

當光線照在太陽能電池上時，電池產生一個流過輸出端的電流 IPH。電池為開路時，該電流在輸出端形成電壓 VOC。在開路和短路兩種極端情況之間，電池產生功率。圖 1 中，紅色曲線表示太陽能電池的電流對比電壓特性。照度增加，短路電流增加，并對電池開路電壓產生微弱影響。從太陽能電池獲得的功率在某個特定的電壓下達到最大，然后在該電壓任意一端逐漸下降。這就是電池的最大功率點。它與入射光及其他環境因素有關，例如：溫度等。由于其高阻抗特性，其他轉換器都具有類似的最大功率點 (MPP) 特性。因此，如何選擇一種電源管理解決方案，讓其能夠工作在 MPP 下，是我們需要考慮一個的關鍵因素。