Design of Vibration Harvesting Circuit using the MPPT control

MPPT 제어 기능을 갖는 진동에너지 하베스팅 회로 설계

In this paper, a vibration energy harvesting circuit using the piezoelectric element has been designed. MPPT (maximum power point tracking control) control function has been implemented to deliver the maximum power to the load by using the electric power-voltage characteristic of the piezoelectric element. The designed MPPT circuit traces the maximum power point by sampling periodically the open circuit voltage of the full wave rectifier circuit and delivers the maximum available power to the load. The vibration energy harvesting circuit is designed with $0.18{\mu}m$ CMOS process. The maximum power efficiency is 91%, and the chip area except pads is $1,100{\mu}m{\times}730{\mu}m$.

본 논문에서는 압전 소자를 이용한 진동에너지 하베스팅 회로를 설계하였다. 압전소자의 전력-전압 특성을 이용해 최대 전력을 부하로 전달하기 위한 MPPT(maximum power point tracking control) 제어 기능을 추가하였다. MPPT 회로는 전파 정류회로의 개방회로 전압을 주기적으로 샘플링하여 최대 가용전력이 생성되는 지점을 추적하고 이를 부하로 전달한다. 진동에너지 하베스팅 회로는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정으로 설계하였다. 최대 전력 효율은 91%이고, pad를 제외한 칩 면적은 $1,100{\mu}m{\times}730{\mu}m$이다.