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저전력 고에너지 효율 열전에너지 하베스팅을 위한 자가 리셋 기능을 갖는 영점 전류 스위칭 회로 설계
Self-Reset Zero-Current Switching Circuit for Low-Power and Energy-Efficient Thermoelectric Energy Harvesting 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.25 no.1, 2021년, pp.206 - 211  

안지용 (Dept. of Electronical Engineering, Kookmin University) ,  응웬반티엔 (Dept. of Electronical Engineering, Kookmin University) ,  민경식 (Dept. of Electronical Engineering, Kookmin University)

초록
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본 논문에서는 열전에너지 하베스팅을 위한 자가 리셋(self-reset) 기능을 갖는 영점 전류 스위칭(Zero-Current Switching) 회로를 제안한다. 본 논문에서 제안하는 영점 전류 스위칭 회로는 전압비교기 회로에 자가 리셋 기능을 추가하여 전압비교기의 동작전류를 최소화함으로써 에너지 하베스팅 회로의 전력 소비를 줄이고 에너지 변환 효율을 향상시킬 수 있게 한다. 회로 시뮬레이션으로 본 논문에서 제안하는 영전 전류 스위칭 회로의 동작을 검증하고 성능을 평가한 결과, 열전에너지 하베스팅 회로의 출력전압-입력전압 비가 5.5 일 때, 기존의 영점 전류 스위칭 회로를 이용한 하베스팅 회로와의 비교를 통해서 본 논문의 하베스팅 회로의 전력효율이 3.4% 개선되는 것으로 평가된다. 본 논문에서 제안하는 영점 전류 스위칭 회로는 열전에너지 하베스팅의 응용 중에서 특히 저전력과 고에너지 효율 특성이 중요한 웨어러블, 바이오 헬스 관련된 하베스팅 회로의 성능 개선에 기여할 수 있을 것으로 생각된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper proposes a Self-Reset Zero-Current Switching (ZCS) Circuit for thermoelectric energy harvesting. The Self-Reset ZCS circuit minimizes the operating current consumed by the voltage comparator, thereby reduces the power consumption of the energy harvesting circuit and improves the energy co...

주제어

표/그림 (6)

참고문헌 (8)

  1. D. Dondi, A. Bertacchini, D. Brunelli, L. Larcher, and L. Benini, "Modeling and Optimization of a Solar Energy Harvester System for Self-owered Wireless Sensor Networks," IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol.55, no.7, pp.2759-2766, 2008. DOI: 10.1109/TIE.2008.924449 

  2. H. K. Nam, V. K. Pham, B. S. Tran, V. T. Nguyen, and K.-S. Min, "Implementation of RF Energy Harvesting Circuit for Wireless Charging of IoT Sensor Nodes," Journal of IKEEE, vol.22, no.3, pp.842-845, 2018. DOI: 10.7840/kics.2019.44.4.755 

  3. Y. K. Ramadass and A. P. Chandrakasan, "A batteryless thermoelectric energy-harvesting interface circuit with 35mV startup voltage," International Solid-State Circuits Conference, pp.486-487, 2010. DOI: 10.1109/ISSCC.2010.5433835. 

  4. Pham, Khoa Van, Truong, Son Ngoc, Yang, Wonsun, and Min, Kyeong-Sik, "A Thermoelectric Energy Harvesting Circuit For a Wearable Application," Journal of IKEEE, vol.21, no.1, pp.66-69, 2017. DOI: 10.7471/ikeee.2017.21.1.66 

  5. S. Joo, K. Kim, D.-H. Jung, and S.-O. Jung, "DC-DC Boost Converter using Offset-Controlled Zero Current Sensor for Low Loss Thermoelectric Energy Harvesting Circuit," Journal of IKEEE, vol.20, pp.373-377, 2016. DOI: 10.7471/ikeee.2016.20.4.373 

  6. E. J. Carlson, K. Strunz and B. P. Otis, "A 20 mV Input Boost Converter With Efficient Digital Control for Thermoelectric Energy Harvesting," IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol.45, no.4, pp.741-750, 2010. DOI: 10.1109/JSSC.2010.2042251 

  7. S. Bandyopadhyay, P. P. Mercier, A. C. Lysaght, K. M. Stankovic and A. P. Chandrakasan, "A 1.1 nW Energy-Harvesting System with 544 pW Quiescent Power for Next-Generation Implants," IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol.49, no.12, pp.2812-2824, 2014. DOI: 10.1109/JSSC.2014.2350260 

  8. Eun-Jung Yoon, Jong-Tae Park, Chong-Gun Yu, "Thermoelectric Energy Harvesting Circuit Using DC-DC Boost Converter," Journal of IKEEE, vol.17, no.3, pp.284-293, 2013. DOI: 10.7471/ikeee.2013.17.3.284 

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