【菜科解读】

人类从非洲大陆崛起，到发展出智慧文明站到食物链的顶端用了数百万年的时间，从地球生物的发展演化历程来看这个时间其实挺短的。

例如6500万年前灭绝的恐龙，它们在地球上发展延续了1.6亿年之久，但是到最后消失灭绝也还是呆头呆脑的样子。

发展到今天地球已经不再是人类唯一的活动家园，上个世纪六十年代末至七十年代初，NASA实现了载人登月任务，一共把12名宇航员送上月球表面，在距离我们38万公里外的月球上留下了足迹。

在未来几年如果实现了载人登陆火星，那时候人类文明的影响范围将更大一步。

而如果说目前距离人类最远的探测器，那就是非旅行者一号莫属了，这是NASA在1977年发射的一颗星际探测器，它的最终目的是要飞出太阳系。

什么时候可以飞出太阳系？

截止到今天，一共有五个探测器飞过了冥王星的轨道，目前正在朝着太阳系外飞去，最晚发射的一个是新视野号探测器，它的探测目标是冥王星，2015年成功飞越冥王星，目前正在柯伊伯带内探索太阳系内的小行星。

而飞的最远的一个是旅行者一号，1977年发射升空，在完成了基本的探测目标1979年飞越木星系、1980年土星系后就向太阳系外飞去了。

起初的设计旅行者一号可以一次性完成对木星、土星、天王星、海王星以及它们卫星的探测，但由于在土卫六上耽搁了更多的时间，导致错过了对天王星和海王星的探测，但幸好它还有一个姊妹探测器旅行者二号，它将完成对天王星和海王星的探测工作。

到今天为止旅行者一号已经发射45年，在太空中飞行了230亿公里，那么它什么时候会飞出太阳系哪？

这就要考虑太阳系的大小了，普通人熟知的太阳系或许就包括八大行星以及太阳的范围，但实际上在冥王星之外还有很多的小天体，它们都围绕太阳公转，因此太阳系的大小也是随着人类认识的加深在变化。

最开始到冥王星、再到柯伊伯带、奥尔特云等等，起初也有观点认为太阳风作用的范围就是太阳系范围。

2012年7月科学家发现旅行者一号检测到的太阳风高能粒子骤然减少，而来银河系起源的粒子增多，那个时候科学家猜测旅行者一号已经飞出太阳系进入星际空间，但实际上旅行者一号只是跨越了日球层顶，旅行者二号在2018年也穿过这个结构。

但旅行者一号并没有飞出太阳系，目前普遍观点认为太阳系的边缘在奥尔特云，它的直径是2-3光年，换一句话说就是太阳系的直径在2-3光年，那么按照目前旅行者一号的平均飞行速度17公里每秒，飞行1光年的距离也就是飞出太阳系至少需要1.7万年。

旅行者一号的最终目的地

旅行者一号它目前的速度已经足够让它飞出太阳系，也就是意味着可以摆脱太阳的束缚。

太阳是银河系内一颗普通的恒星，位于银河系的一条旋臂之上，距离银心大约1.6万光年，银河系内的恒星都绕着银河系的中心公转，在银河系中心存在着一个超大质量黑洞，提供了足够的“动力”。

那么旅行者一号未来如果飞出太阳系，它将会和太阳肩并肩，共同绕着银河系的中心运动，俨然一颗恒星。

2025年之后旅行者一号上的所有科学载核将关闭，届时将彻底的和地球之间失去联系，此后它将按照目前的飞行速度以及方位继续向外飞行，太阳已经拉不住它了。

旅行者一号上携带的金属唱片，里边含有大量的人类文明信息，包括地球生物的形态、人类的形态以及太阳系的结构。

未来旅行者一号如果被外星文明所捕获，还能根据它的飞行速度、方位以及它携带的“时间胶囊”，大体上判断出太阳系在宇宙中的方位。

旅行者一号按照目前的方位及速度未来会飞临比邻星，这是距离我们最近的恒星，2017年科学家在它周围发现了比邻星b、2019年发现了比邻星c，在不久前发现了比邻星d，其中比邻星b被认为处在比邻星的宜居带中。

当然作为距离人类最近的恒星，它周围存在的系外行星人类非常期待，但是比邻星作为一颗红矮星，又打破了很多人的幻想，这样的恒星周围的行星很难诞生生命。

说在最后

旅行者一号它的探索任务其实早都已经结束了，1977年发射升空，在此后的1-2年就完成了对木星和土星的探测，此后它一直都在星际空间中飞行，在它距离地球64亿公里之外，对着太阳系拍摄下了一张全家福，其中地球的形象也带给人类不同的体验。

这张被称为暗淡蓝点的照片，中间不足一像素点的就是地球，那个有人类文明所有发展历史的地方。

未来旅行者一号越飞越远，2025年之后和地球失去联系，不再会有碰面的机会了！

智能移动电源：集成太阳能光伏、直流输入和备用锂离子电池

本文介绍了一种采用ADI公司产品设计的智能移动电源充电器，具有设置灵活的特性，能够接受多种输入电源，并在智能管理电池充电的同时为负载供电。

这款新设计将关键功能整合到紧凑的外形尺寸中，使之更适合商业应用，同时保持稳健的性能并拥有智能电源管理系统。

引言 随着便携式电子产品需求的持续增长，开发更高效、更轻便的电源管理系统已成为行业刚需。

移动电源已成为现代生活中不可或缺的配件，为智能手机、平板电脑和其他USB供电设备提供可靠的备用电源。

我们首先使用评估演示板创建了一种模块化移动电源充电解决方案，用于概念验证。

该原型通过多块演示板堆叠组装而成。

随后，设计演进为单板解决方案，在性能方面得到增强并完成了多项改进。

该解决方案接受多种输入源，例如电池、太阳能或直流适配器，并能智能管理功率流，在给电池充电的同时为负载供电。

本文旨在探讨ADI公司的IC如何在紧凑设计中保持出色性能，实现智能电源路径管理。

文章概述了单板解决方案的设计考量、概念和性能评估，并着重介绍了单板相较于多板概念验证的改进。

设计模块布局 在此布局设计中，我们开发了一种紧凑且简化的架构，以支持两种宽范围输入电压：来自太阳能电池板的电压和来自AC转DC适配器的电压。

电源输入通过LTC4416电源路径控制器和LTC4162电源路径降压充电器进行智能管理。

该配置能够高效地为各种锂离子电池充电，最多支持4S1P电池组配置。

图1.单板设计模块 如图1所示，该系统通过降压-升压开关稳压器LTC3115-1动态调节输出到负载的电压，并确保稳定输出最高5 V、2 A的电源，同时LTC4162会监控电池的电量水平。

器件选择和设计布局 三个主要器件根据设计模块的设置来优化系统性能。

选择这些器件是为了提升系统效率、有效降低功率损耗、节省PCB布局空间，并减少整体成本。

其布局示意图参见图2。

图2.单板布局示意图 1.利用LTC4416支持双输入源 双输入电源之间的切换可采用基于二极管的简单“或门”配置实现。

然而，这种方法会产生显著的功率损耗，原因是二极管两端存在固有的正向压降，即便使用低压降肖特基二极管依然如此。

LTC4416能够在两个输入源之间实现无缝切换，压降极低，功率损耗大大降低。

该器件通过控制外部P沟道MOSFET来模拟理想二极管，显著降低了导通损耗，从而提升了整体系统效率和可靠性。

LTC4416有六种不同的工作模式。

具体工作模式取决于E1和E2输入引脚的配置，详见数据手册所述。

此设置选择的模式为：V1大于V2，其中E1设置为检测(Sense)，E2设置为0。

这意味着芯片优先使用V1电源。

在这种工作模式下，IC被配置为优先使用V1，可接受15 V到35 V DC的宽输入电压范围，而V2电源由太阳能电池板提供（3.6 V到15 V），用作备用电源。

当V1大于或等于15 V时，E1使V1源成为主要电源，并关闭V2电源，因为V1大于V2。

当V1降至13.4 V时，V2成为主要电源，而V1与输出断开。

只要太阳能电池板的电压在3.6 V到15 V之间，V2就会持续为输出负载供电，直到V1恢复。

V1的恢复点设置为15 V，如图2所示。

V1的故障点和恢复点可通过更改图2中R1、R2和R3的电阻值来修改。

数据手册中提供了如下计算公式： 确定V1后，便可选择V2以保证最佳配置。

如果V1发生故障或不可用，系统会自动切换到V2以维持供电，直至达到恢复点为止（前提是V1 > V2）。

输出电源始终锁定较高电压源，如果V2 > V1，则不会恢复。

2. 智能电源路径管理 在移动电源和某些设备中，电池的使用和充电可能会同时进行。

针对此类应用，实现电源路径充电是理想解决方案。

这种方法通过高效管理系统与电池之间的电力分配，帮助优化电池性能并延长总使用寿命。

系统会智能地管理电源输入，从三个输入源选择一个：AC转DC适配器、太阳能电池板或电池。

AC转DC适配器或太阳能电池板主要用于给电池充电。

如果AC转DC适配器发生故障，并且太阳能电池板电压降至最低值以下，则系统会自动切换到已充电的备用电池来为负载供电。

来自LTC4416电源路径的输出馈入LTC4162-L，后者支持最高35 V的输入电压。

即使电池电量耗尽或无电池，LTC4162-L也能立即工作。

它集成了最大功率点跟踪(MPPT)功能，可提升太阳能转换效率。

在明亮阳光下，太阳能电池板工作在两个区域：低阻抗时维持恒定电压，高阻抗时维持恒定电流。

这种行为可确保设备在较低阻抗（例如较高电压区域）下工作时，控制环路也能保持稳定。

然而，该IC使用输入电压来寻找MPPT，故太阳能电池板电压会因较高阻抗（例如较低电压区域）而下降，使得控制环路变得不稳定。

在设计中，太阳能电池板输入工作在高阻抗状态(

全球3/4人口缺水？地球步入“水资源破产”时代

联合国一份最新报告指出，由于过度消耗与全球变暖，地球已进入“水资源破产”时代，全球有3/4的人口生活在缺水、水污染或气候干旱的国家和地区。

伊拉克南部的哈维宰沼泽原本因长期干旱而逐渐干涸。

（新华社/发） 报告发现，全球70%的主要含水层正在萎缩，且很多变化不可逆转。

据调查，世界上很多地区不仅超额支取雨水和融雪带来的年度“收入”，还在不断透支那些需要数千年才能回补的地下水“储蓄”。

这主要由农业发展以及城市向干旱地区扩张导致，而气候变化让这些本就缺水的地方愈发干旱。

在土耳其，过度抽取地下水已导致近700处出现塌陷坑。

该报告作者，联合国大学水、环境与健康研究所的卡维赫·马达尼说：“如今，作为人类水资源‘活期账户’的地表水已经见底。

我们从祖先那里继承的‘储蓄账户’——地下水、冰川等，也几乎被挥霍一空。

世界各地都已出现‘水资源破产’的迹象。

” 据统计，目前全球大约有40亿人每年至少遭遇一个月的缺水危机，而这进一步加剧了移民潮、地区冲突和社会动荡。

去年，伊朗经历了50年来最干旱的秋季。

大量用于农业的大坝和水井，几乎吸干了曾是中东地区最大湖泊的乌鲁米耶湖，也让伊朗全国的地下水储备濒临枯竭。

为此，伊朗政府甚至提出要疏散首都德黑兰的居民，并尝试通过人工降雨来增加降水量。

科罗拉多河的流量20年间锐减了20%。

在美国，科罗拉多河的流量过去20年间锐减了约20%，主要原因是降水减少与蒸发加剧。

这条河除了被洛杉矶等城市作为饮用水来源，其河水还被大量引入农田用于种植家畜饲料。

与越来越多的河流一样，现在的它已无力奔赴大海。

研究表明，提高农业用水效率的技术，比如滴灌、喷灌，反而可能增加总耗水量。

原因在于精准灌溉能让作物充分吸收水分，而传统的大水漫灌后，多余的水还能流回河道。

因此，有专家提出必须削减农业的总用水量，因为它占到全球水资源消耗量的70%。

然而，全球有一半粮食产自水资源储量持续下降的地区。

缩减农业用水规模，将倒逼各国推进经济多元化转型。

目前，全球超10亿人依靠农业维持生计，其中大多数人生活在低收入国家。

即使在多雨地区，水资源也正面临新的威胁：数据中心在大量消耗水资源，工业废水、生活污水、化肥和粪便则在持续污染水体。

过去几十年，因被改作农田而消失的湿地面积与欧盟相当，这让全球在防洪、粮食生产和碳储存等生态系统服务方面，付出了约5.1万亿美元的沉重代价。

在大多数情况下，枯竭的河流、湖泊、湿地和含水层，再也难以恢复原有水文状态。

而冰川持续消融与消失，将导致数亿人的供水短缺。

马达尼认为，人类必须更好管理水资源，在此之前，大多数国家需要先摸清家底，核算其水资源储量与用水总量。