Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference (한국정보통신학회:학술대회논문집)

The Korea Institute of Information and Commucation Engineering (한국정보통신학회)
권호 표지

DC-DC Boost Converter for Thermoelectric Energy Harvesting

열전 에너지 하베스팅을 위한 저전압 DC-DC 부스트 변환기

  • Kim, Myeong-Kyu (Dept. of Electronics Engineering, University of Incheon) ;
  • Kim, Han-Na (Dept. of Electronics Engineering, University of Incheon) ;
  • Bang, Jun-Jeong (Dept. of Electronics Engineering, University of Incheon) ;
  • Hwang, In-Ho (Dept. of Electronics Engineering, University of Incheon) ;
  • Yu, Chong-Gun (Dept. of Electronics Engineering, University of Incheon)
  • Published : 2012.10.26
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Abstract

This paper describes a DC-DC Boost converter for Thermoelectric Energy Harvesting. The designed converter boosts the $V_{DD}$ through a start-up block from a low output voltage of thermoelectric devices and the boosted $V_{DD}$ is used to operate the internal block circuits. When $V_{DD}$ reaches a predefined value, a detector circuit makes the start-up block turn off for minimizing current consumption. The final boosted $V_{OUT}$ is achieved by alternately operating the DC-DC converter for $V_{DD}$ and the other converter for final output $V_{OUT}$ according to the comparator output. Simulation results shows that the designed converter outputs 2.8V from an input voltage of 200mV. The area of the chip designed using a 0.35um CMOS process is $1.52mm{\times}0.95mm$ including pads.

본 논문에서는 열전에너지 하베스팅을 위한 DC-DC 부스트 변환기를 설계하였다. 설계한 변환기는 열전소자의 작은 출력 전압으로부터 start-up 블록을 통해 일정 전압까지 승압된 $V_{DD}$를 얻으며, 이는 내부 블록들을 동작시키는데 사용된다. $V_{DD}$가 원하는 전압 값에 도달하면 detector가 이를 감지하여 start-up 블록을 off 시킴으로써 전류소모를 최소화하였다. 비교기의 출력에 따라 $V_{DD}$를 위한 DC-DC 변환기와 최종출력 $V_{OUT}$을 위한 변환기를 번갈아가며 동작시켜서 최종적으로 승압된 출력을 얻는다. 모의실험 결과, 설계한 변환기는 열전소자로부터 200mV의 전압을 입력받아 2.8V의 전압을 출력한다. 0.35um CMOS공정을 사용하여 설계한 칩의 크기는 PAD를 포함하여 $1.52mm{\times}0.95mm$이다.

Keywords