Un cargador de carga AC-DC con reloj totalmente integrado para la recolección de energía de vibración mignetostrictiva
Autores: Kawauchi, Hayato; Tanzawa, Toru
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Un cargador de carga AC-DC con reloj totalmente integrado para la recolección de energía de vibración mignetostrictiva
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Reloj
Bomba de carga AC-DC
Integración
Convertidores de potencia
Transductor de energía de vibración
Frecuencia resonante
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Este documento describe una bomba de carga AC-DC con reloj para permitir la integración completa de convertidores de potencia en un sensor o chip de radiofrecuencia (RF) incluso con un transductor de energía de vibración magnetostrictiva de baja tensión de circuito abierto que opera a una frecuencia resonante baja de 10 Hz a 1 kHz. La frecuencia del reloj para conducir una bomba de carga AC-DC fue elevada con un oscilador en el chip para aumentar la potencia de salida de la bomba de carga sin aumentar significativamente el área del circuito. Se muestra un modelo del sistema que incluye la bomba de carga y el transductor de energía de vibración. Fue validado mediante simulación HSPICE y medido, lo que resultó en un chip prototipo con un área de 0.11 mm fabricado en un proceso CMOS de 65 nm y 1 V. La bomba de carga fabricada también fue medida junto con un transductor magnetostrictivo. La bomba de carga convirtió la potencia del transductor en una potencia de salida de 4.2 W a un voltaje de salida de 2.0 V. La potencia de salida varió por debajo del 3% en una amplia frecuencia de entrada de 10 Hz a 100 kHz, lo que sugiere que el diseño universal de la bomba de carga AC-DC con reloj puede ser utilizado para transductores con diferentes frecuencias resonantes. En una región de voltaje de entrada bajo de menos de 0.8 V, el circuito propuesto tiene una potencia de salida más alta en comparación con los circuitos convencionales.
Descripción
Este documento describe una bomba de carga AC-DC con reloj para permitir la integración completa de convertidores de potencia en un sensor o chip de radiofrecuencia (RF) incluso con un transductor de energía de vibración magnetostrictiva de baja tensión de circuito abierto que opera a una frecuencia resonante baja de 10 Hz a 1 kHz. La frecuencia del reloj para conducir una bomba de carga AC-DC fue elevada con un oscilador en el chip para aumentar la potencia de salida de la bomba de carga sin aumentar significativamente el área del circuito. Se muestra un modelo del sistema que incluye la bomba de carga y el transductor de energía de vibración. Fue validado mediante simulación HSPICE y medido, lo que resultó en un chip prototipo con un área de 0.11 mm fabricado en un proceso CMOS de 65 nm y 1 V. La bomba de carga fabricada también fue medida junto con un transductor magnetostrictivo. La bomba de carga convirtió la potencia del transductor en una potencia de salida de 4.2 W a un voltaje de salida de 2.0 V. La potencia de salida varió por debajo del 3% en una amplia frecuencia de entrada de 10 Hz a 100 kHz, lo que sugiere que el diseño universal de la bomba de carga AC-DC con reloj puede ser utilizado para transductores con diferentes frecuencias resonantes. En una región de voltaje de entrada bajo de menos de 0.8 V, el circuito propuesto tiene una potencia de salida más alta en comparación con los circuitos convencionales.