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(한양대학교, 한양대학교 대학원)

지도교수
유창식
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이 논문은 태양광 에너지를 수확하는 벅-부스트 변환기와 RF 에너지를 수확하는 배터리 충전 회로를 각각 설명 하고 있다. 태양광 에너지를 수확하는 벅-부스트 변환기는 최대 전력을 수확하며 동시에 직류-직류 변환을 하고, 수확되는 에너지와 시스템 로드에 따라 배터리 충전/보조 모드 변환이 자동적으로 이루어진다. 또한, 시스템 로드 및 수확된 에너지 양에 기반하여 배터리 충전 모드에서 충전 시간과 배터리 보조 모드에서 방전 시간이 적응 가능하게 조절되어 작은 출력 전압 리플을 보장한다. 저전력 RF 에너지 하베스팅 시스템은 RF-직류 정류기의 게이트 전압을 입력 RF 전력에 따라 적응 가능하게 조절하여 역전류를 최소화하고, 최대 전력 수확 회로에서의 입력 임피던스를 조절하여 가능한 많은 전력을 수확한다. 저전력 배터리 충전 회로는 리튬 배터리 충전을 위해 정전류 및 정전압 모드를 지원한다.
#전자회로

목차

  1. Table of Contents
    Abstract i
    Table of Contents ii
    List of Figures v
    List of Tables x
    1. Introduction 1
    1.1. Motivation 1
    1.2. Thesis Organization 3
    2. Overview of the Energy Harvesting System 4
    2.1. Simplified architecture of the energy harvesting system 4
    2.2. The principle of maximum power extraction 5
    2.2.1. Condition for maximum power extraction 5
    2.2.2. The electrical model of solar and RF harvesters 6
    2.2.3. Impedance modeling of maximum power extraction circuit 7
    3. Proposed Solar Energy Harvesting Buck-Boost Converter 11
    3.1. Motivation of the solar energy harvesting buck-boost converter 11
    3.2. Proposed system architecture 12
    3.3. Circuit design of the proposed buck-boost converter 19
    3.3.1. Supply generation 19
    3.3.2. Reference generation 21
    3.3.3. Zero current detection (ZCD) comparator 23
    3.3.4. Operational trans-conductance amplifier 24
    3.4. Experimental results 24
    4. Proposed RF Energy Harvesting Battery Charger 32
    4.1. Motivation of the RF harvesting battery charger 32
    4.2. Architecture of proposed RF energy harvesting battery charger 34
    4.2.1. Proposed RF-to-DC rectifier 36
    4.2.2. Proposed maximum power extraction circuit 38
    4.2.2.1. Output impedance of proposed RF-to-DC rectifier 38
    4.2.2.2. Topology and control scheme decision of maximum power extraction circuit 41
    4.2.2.3. Necessity of low power consumed zero current detection (ZCD) circuit 44
    4.2.2.4. Block diagram of proposed maximum power extraction circuit 45
    4.2.2.5. Sub-circuit design of proposed maximum power extraction circuit 49
    4.2.2.5.1. Constant on-time circuit 49
    4.2.2.5.2. Clocked comparator 50
    4.2.2.5.3. Charge pump circuit 51
    4.2.2.5.4. Voltage controlled delay (VCD) circuit 52
    4.2.2.5.5. Influence of offset in clocked comparator 54
    4.2.3. Low power linear battery charger 54
    4.2.3.1. Sub-circuit design of linear battery charger 56
    4.2.3.1.1. Operational trans-conductance amplifier (OTA) for current sensor 57
    4.2.3.1.2. Operational trans-conductance amplifier (OTA) for constant voltage (CV) loop 57
    4.2.3.2. Influence offset in CV and CC loop 58
    4.2.4. Over voltage protection (OVP) circuit 60
    4.3. Simulation results 60
    4.3.1. Proposed RF-to-DC rectifier 63
    4.3.2. Proposed RF energy harvesting battery charger 63
    5. Conclusions 71
    References 73
    Publications 79
    Patents 82
    초록 84

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