对于新型能源的利用，研究人员在初始阶段，必须估算能量的可获得性。
1．太阳能
由于采用大型太阳能电池板，太阳能光伏收集是一种高效率的收集技术。
每l00平方毫米光伏电池平均可产生大约1mW的电能。一般能源效率约为10%，容量比（平均所产生的电能对太阳持续照射时将产生电能的比率）约为15%～20%。
2．震动能
市场上出售的震动能收集系统可产生毫瓦级的电能。能量很有可能通过一个震荡体（震动）而产生，但由压电电池或弹性体收集的静电能也属于动能范围。
桥梁等建筑物以及众多工业与汽车结构可产生震动能。
基本动能收集技术包括：(1)一个弹簧上的物体；(2)将线性运动转换为旋转运动的设备；(3)压电电池。第(1)与第(2)项技术的优势是，电压不取决于电源本身，而取决于转换设计。静电转换可产生高达1000V或更高的电压。
3．热能
热电收集技术利用了赛贝克(See-beck)效应，即在两个金属或半导体之间存在温差的情况下而产生电压。热电发电机(TEG)由热并联与电串联的热电堆构成。最新型TEG在匹配负载下可产生0.7V输出电压，工程师在设计超低功耗应用时通常采用该电压。所产生的电能取决于TEG的大小、环境温度以及（当从人体收集热能时的）新陈代谢活动水平。
根据比利时研究机构IMEC公司的研究，在22aC时，手表型TEG在正常活动中可产生平均0.2～0.3mW的有用电能。一般情况下，一个TEG可持续为一个电池或超级电容器充电，但需要高级电源管理来优化性能。
上述三种主流微能量采集来源都有几个共同之处。他们都通常产生不稳定电压，而并非目前电子电路仍广泛使用的3.3V稳定电压。此外．这三种技术所提供的都是间断电源，甚至有时根本就不能提供电源。因此，设计工程师需要使用电源转换器与混合能源系统来解决这些问题。
采集能源后的处理
对于新型能源的利用，采集传感器是一个重要的器件，但这一般都依赖于传感器对能源敏感的程度，也就是传感器材料的选择和制作工艺。这个一般不是电子应用设计工程师们需要探讨的问题。而在广泛的电子产品应用中，对这些传感器采集的能源处理，才是真正值得探讨的问题。重要的边界条件是，目前所讨论的大多数微型采集器能源技术所产生的输入电压均小于0.5V。这么小的输出电压很难启动电源转换器的电路。此外，二次损耗会对转换效率产生影响。
在大多数情况下（但非所有情况下）．不可采用熟悉的线性稳压器拓扑结构，因为线性稳压器只能使电压降低，因而更适合使用开关稳压器。通过切断输入信号，开关稳压器可以控制其幅度和频率。同时，开关拓扑结构也会消耗很少的电能。但从另一方面讲，开关稳压器会使信号频谱发生改变，并导致频率干扰。由于需要滤波对输出进行控制，采用这种方案会导致成本的上升。
对于工程设计师们来说，能量采集技术实现的设计环境与以往有很大不同。在传统的电源管理应用中，最节能的方法是采用高输入电压来启动，以便在小电流和低电能消耗的条件下完成转换。
然而，能量采集应用中输入电压一般比较低，因此设计工程师所面临的环境恰恰相反。在输入电压较低的情况下，若目标输出电源能确定，则要求电源管理电路在较大电流下运行。大电流导致电源转换器的尺寸增大，从而更难提高系统效率。
在输入电压不稳定且较低的情况下，实现低成本和低能耗滤波的基本方法有几种。当然，选择哪种方法需要权衡利弊。比如，采用较大的开关可以减少电阻损耗，但更大的开关会要求更大的开启电源，不过该开关可能无法提供。
再比如，通过降低开关频率可以提高效率，但这要求使用较大的滤波器。
设计人员应记住的最重要的一点是，对于仅能产生几毫瓦功率的系统来说，管理电源所消耗的开销可能等于甚至大于系统所产生的。通常，像给MOSFET栅极电容充电这样简单的任务可能消耗大量的电能。
在上述这些情况下，可以考虑使用电流源栅极充电，而不是电压源栅极充电。这种方案的结果是，电路将变得更加复杂，但电能损耗和电路泄漏将得到更好的控制。
另外，也可以考虑使用一个以上的电源转换器。下图中所示的同步整流器电路虽不能提供稳定的电源．但它是对向另一个效率更高的电源转换器定期发送高功率猝发的电容进行充电的良好解决方案。另一个转换器负责处理应用电路所需的信号调节。
在一些应用中，另一种栅极电荷操作（即使用电压源栅极电荷电路）可极大提高效率。这种方法可将电路中的几个晶体管从小到大进行排列（如下图所示）。
伊利诺伊斯大学厄巴纳香槟分校设计的电路也可以自动检测功耗，同时可采用适当尺寸和数量的晶体管来保持高效率。较高值的晶体管可用于高功率情况下使用。当系统以待机功率水平运行时，可采用较小的晶体管。图2中插入的图表显示了这种方案相对于不按晶体管尺寸优化方案的优势。
在实施上述方案时应记住，设计最高效的转换器可产生最多能量的传统功率转换方式并不总是适用于微型能量采集。应将对整个系统的能量输出进行优化作为追求的目标。有时，这意味着设计方案并不以系统各部分均达到最高效率为目标。
设计方案的选择
设计人员必须清楚其选择IC技术的含义。至少在潜意识中，每个人都意识到高级技术节点能生产出更高效率的半导体器件。在常规电路设计中，常常会忽视这种差别，因为亚微米器件的成本优势被认为超过其效率所带来的优势。再次重申，微型能量采集应用改变了规则。
比如，对于早期能量采集应用而言，伊利诺伊斯大学厄巴纳香槟分校设计的小型电源转换器通过采用1.5μm工艺和8μm电感器构建的IC可实现53%的效率。在考虑如何改进转换器时，对于采用不同工艺技术和电感器尺寸的各种组合可能达到的不同效率，设计小组进行了计算。
应用的其他部分也需要采用高级技术的IC，包括MCU。例如，TI的超低功耗MSP430 MCU平台就是一个很好的例子，处于工作状态时其功耗仅为160μA/MHz，在待机状态下功耗还不足500nA。此外，11提供的器件还可在紧凑的单芯片设计中将TI超低功耗MCU与高度灵恬的射频(RF)收发器结合在一起，以实施无需线缆或电池即能检测并报告工厂、汽车、办公室、家庭以及其他环境中紧急情况的环境感知智能。例如，AdaptivEnergy的免电池Joule-Thief技术与完美结合了TI MSP430微处理器、RF以及e2430-RF2500开发套件，可实现多领域环境智能。下图给出了Joule-Thief系统方框图。
