Unidad de almacenamiento de supercondensadores CMOS de ultra bajo consumo de energía para aplicaciones de recolección de energía
Autores: Gogolou, Vasiliki; Kozalakis, Konstantinos; Koutroulis, Eftichios; Doumenis, Gregory; Siskos, Stylianos
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Unidad de almacenamiento de supercondensadores CMOS de ultra bajo consumo de energía para aplicaciones de recolección de energía
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Unidad de almacenamiento de supercondensador de ultra bajo consumo de energía
CMOS
Aplicaciones autónomas
Regulación de voltaje
Unidad de control
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
Este trabajo presenta una unidad de almacenamiento de supercondensadores CMOS de ultra bajo consumo de energía adecuada para una gran cantidad de aplicaciones autónomas de baja potencia. La unidad propuesta explota la salida de voltaje no regulada de los circuitos de recolección de energía (es decir, convertidores DC-DC) y redirige la energía a los elementos de almacenamiento y las cargas de trabajo. La capacidad de adaptarse a las condiciones de energía de entrada y a las demandas de suministro de las cargas conectadas ofrece una supervivencia extendida al sistema con la operación de autoinicio y la regulación de voltaje. Se implementa una unidad de control de baja complejidad que está compuesta por interruptores de potencia, comparadores y compuertas lógicas y es capaz de supervisar dos supercondensadores, uno pequeño y otro más grande, así como una batería de respaldo. Se ofrecen dos salidas de energía separadas para la conexión de carga externa que pueden ser controladas por una unidad separada (por ejemplo, un microcontrolador). Además, los parámetros controlados por el usuario como los umbrales de voltaje de carga y descarga de supercondensadores proporcionan una mayor versatilidad al sistema. La unidad de almacenamiento fue diseñada y fabricada en un proceso CMOS estándar de 0.18 um y opera con un consumo de corriente ultra bajo de 432 nA a 2.3 V. Los resultados experimentales validan la correcta operación de la estructura en general.
Descripción
Este trabajo presenta una unidad de almacenamiento de supercondensadores CMOS de ultra bajo consumo de energía adecuada para una gran cantidad de aplicaciones autónomas de baja potencia. La unidad propuesta explota la salida de voltaje no regulada de los circuitos de recolección de energía (es decir, convertidores DC-DC) y redirige la energía a los elementos de almacenamiento y las cargas de trabajo. La capacidad de adaptarse a las condiciones de energía de entrada y a las demandas de suministro de las cargas conectadas ofrece una supervivencia extendida al sistema con la operación de autoinicio y la regulación de voltaje. Se implementa una unidad de control de baja complejidad que está compuesta por interruptores de potencia, comparadores y compuertas lógicas y es capaz de supervisar dos supercondensadores, uno pequeño y otro más grande, así como una batería de respaldo. Se ofrecen dos salidas de energía separadas para la conexión de carga externa que pueden ser controladas por una unidad separada (por ejemplo, un microcontrolador). Además, los parámetros controlados por el usuario como los umbrales de voltaje de carga y descarga de supercondensadores proporcionan una mayor versatilidad al sistema. La unidad de almacenamiento fue diseñada y fabricada en un proceso CMOS estándar de 0.18 um y opera con un consumo de corriente ultra bajo de 432 nA a 2.3 V. Los resultados experimentales validan la correcta operación de la estructura en general.