Low-Power MPPT Interface for Vibration Energy Harvesting Sources

진동 에너지 하베스팅 자원을 위한 저전력 MPPT 인터페이스

In this paper, a low-power MPPT interface circuit for vibration energy harvesting sources is presented. The designed circuit rectifies the harvested ac type energy to the dc type energy required to drive the system, and periodically samples and holds the open circuit voltage (Voc) through the MPPT controller, and transfers the harvested power to the load while maintaining the input voltage at 1/2 of the maximum available power point. All circuits have been designed using a 0.35-um CMOS technology, and the operation has been verified through simulation. Simulation results show that the designed circuit consumes 98nA of current at 3V input voltage and the maximum power efficiency is 99.21%. The designed chip occupies $1.281mm{\times}1.236mm$.

본 논문에서는 진동 에너지 수확을 위한 MPPT 제어기능을 갖는 인터페이스 회로를 설계하였다. 설계된 회로는 수확된 교류 형태의 에너지를 시스템 구동에 필요한 직류 형태의 에너지로 정류하고, MPPT Controller를 통해 Open Circuit Voltage(Voc)를 주기적으로 샘플/홀드한 뒤, 입력전압을 최대 가용 전력점의 1/2되는 전압으로 유지시키면서, 수확된 전력을 부하에 전달하는 동작을 한다. 모든 회로들은 0.35-um CMOS 기술을 기반으로 설계되었으며, 모의실험을 통하여 동작을 검증하였다. 모의실험 결과 설계된 회로는 3V 입력전압에서 98nA의 전류를 소모하며, 최대 전력효율은 99.21%이다. 설계된 회로의 칩 면적은 $1.281mm{\times}1.236mm$ 이다.