Integrated Circuit Solutions for Energy Harvesting

Abstract

이 논문은 태양광 에너지를 수확하는 벅-부스트 변환기와 RF 에너지를 수확하는 배터리 충전 회로를 각각 설명 하고 있다. 태양광 에너지를 수확하는 벅-부스트 변환기는 최대 전력을 수확하며 동시에 직류-직류 변환을 하고, 수확되는 에너지와 시스템 로드에 따라 배터리 충전/보조 모드 변환이 자동적으로 이루어진다. 또한, 시스템 로드 및 수확된 에너지 양에 기반하여 배터리 충전 모드에서 충전 시간과 배터리 보조 모드에서 방전 시간이 적응 가능하게 조절되어 작은 출력 전압 리플을 보장한다. 저전력 RF 에너지 하베스팅 시스템은 RF-직류 정류기의 게이트 전압을 입력 RF 전력에 따라 적응 가능하게 조절하여 역전류를 최소화하고, 최대 전력 수확 회로에서의 입력 임피던스를 조절하여 가능한 많은 전력을 수확한다. 저전력 배터리 충전 회로는 리튬 배터리 충전을 위해 정전류 및 정전압 모드를 지원한다.; This dissertation presents a solar energy harvesting buck-boost converter and a RF energy harvesting battery charger. The solar energy harvesting buck-boost converter performs maximum power extraction and DC-DC conversion simultaneously, and it changes its operation mode automatically between the battery-assisted mode and the battery-charging mode depending on the harvested energy and system load. The charging time in battery-charging mode and the discharging time in the battery-assisted mode are controlled adaptively based on the system load and harvested energy in one switching cycle, which ensures the small ripple of the output voltage. The RF energy harvesting system minimizes the reverse leakage current in RF-to-DC rectifier by controlling the gate bias voltage adaptively depending on the input RF power, and it extracts as much power as possible by adjusting the input impedance of maximum power extraction circuit consuming low power. The battery charger supports both constant current (CC) and constant voltage (CV) modes consuming least power for charging the lithium battery.