Design of On-Chip Solar Energy Harvesting Circuit with MPPT Control

MPPT 제어 기능을 갖는 온칩 빛에너지 하베스팅 회로 설계

This paper presents a micro-scale solar energy harvesting circuit with a simple MPPT control. Solar Energy is harvested using a small off-chip PV cell generating output voltages under 0.5V instead of an on-chip PV cell. A simple MPPT is implemented using a pilot PV cell and utilizing the relationship between the open-circuit voltage of a PV cell ($V_{OC}$) and its MPP voltage ($V_{MPP}$). With applying the MPPT control, the designed circuit delivers the MPP voltage to load even though the loads is heavy such that the load circuit can operate properly. The proposed circuit is designed in TSMC 0.18um CMOS process.

본 논문에서는 간단한 Maximum Power Point Tracking이 적용된 micro-scale의 빛에너지 하베스팅 회로를 제안한다. 에너지 변환기로는 온칩 PV cell 대신 이와 비슷한 출력을 하는 초소형 PV cell을 사용하였다. 적용된 MPPT는 PV cell의 개방전압($V_{OC}$)와 MPP전압($V_{MPP}$)과의 관계를 이용하였고 이는 pilot PV cell을 이용함으로써 가능하였다. 설계결과 MPPT control을 적용했을 때 부하가 큰 경우에도 대략 $V_{MPP}$ 전압을 부하에 공급함으로써 부하에 연결된 회로가 정상적으로 동작하는 것을 확인하였다. 제안된 회로는 TSMC 0.18um CMOS 공정으로 설계되었다.