Un diseño óptimo de circuitos de bomba de carga AC-DC con reloj para la recolección de energía por vibración
Autores: Ye, Jinming; Tanzawa, Toru
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Un diseño óptimo de circuitos de bomba de carga AC-DC con reloj para la recolección de energía por vibración
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Los circuitos de bomba de carga AC-DC
Parámetros de diseño
Corriente de salida
Resultado simulado
Simulación SPICE
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 45
Citaciones: Sin citaciones
Este documento muestra cómo los circuitos de bomba de carga AC-DC con reloj pueden ser diseñados de manera óptima para tener el área de circuito mínima para la recolección de energía por vibración en un factor de forma pequeño. Se puede determinar un número óptimo de etapas con ecuaciones simples y luego determinar la capacitancia de cada condensador de la bomba para tener una corriente de salida objetivo en un voltaje de salida objetivo. Las ecuaciones fueron verificadas bajo una amplia gama de parámetros de diseño comparando la corriente de salida con la simulada. La corriente de salida del circuito diseñado por las ecuaciones estuvo en buen acuerdo con el resultado simulado, dentro del 5% para el 98% de los 1600 diseños con diferentes parámetros. También proponemos un flujo de diseño para ayudar a los diseñadores a determinar los parámetros de diseño iniciales de un circuito de bomba de carga AC-DC con reloj (es decir, el número de etapas, la capacitancia por etapa y el tamaño total de los dispositivos rectificadores) bajo la condición de que la corriente de saturación de una unidad del dispositivo rectificador, la frecuencia del reloj, la amplitud del voltaje generado por el transductor de energía, el voltaje de salida objetivo y la corriente de salida objetivo estén dados. Los resultados de simulación SPICE validaron los resultados teóricos con un error del 3% en términos de la corriente de salida cuando se diseñó una bomba de carga AC-DC con reloj para una corriente de salida de 1 A a 2.5 V a partir de un recolector de energía por vibración con una amplitud de voltaje AC de 0.5 V.
Descripción
Este documento muestra cómo los circuitos de bomba de carga AC-DC con reloj pueden ser diseñados de manera óptima para tener el área de circuito mínima para la recolección de energía por vibración en un factor de forma pequeño. Se puede determinar un número óptimo de etapas con ecuaciones simples y luego determinar la capacitancia de cada condensador de la bomba para tener una corriente de salida objetivo en un voltaje de salida objetivo. Las ecuaciones fueron verificadas bajo una amplia gama de parámetros de diseño comparando la corriente de salida con la simulada. La corriente de salida del circuito diseñado por las ecuaciones estuvo en buen acuerdo con el resultado simulado, dentro del 5% para el 98% de los 1600 diseños con diferentes parámetros. También proponemos un flujo de diseño para ayudar a los diseñadores a determinar los parámetros de diseño iniciales de un circuito de bomba de carga AC-DC con reloj (es decir, el número de etapas, la capacitancia por etapa y el tamaño total de los dispositivos rectificadores) bajo la condición de que la corriente de saturación de una unidad del dispositivo rectificador, la frecuencia del reloj, la amplitud del voltaje generado por el transductor de energía, el voltaje de salida objetivo y la corriente de salida objetivo estén dados. Los resultados de simulación SPICE validaron los resultados teóricos con un error del 3% en términos de la corriente de salida cuando se diseñó una bomba de carga AC-DC con reloj para una corriente de salida de 1 A a 2.5 V a partir de un recolector de energía por vibración con una amplitud de voltaje AC de 0.5 V.