Design of a Thermal Energy Harvesting Circuit With MPPT Control

MPPT 기능을 갖는 열전 에너지 하베스팅 회로

In this paper, with a thermoelectric device using the seebeck effect which generates electromotive force by temperature difference generates electric energy an energy harvesting circuit using MPPT(Maximun Power Point Traking) control is designed. After periodically sampling the open voltage of the thermoelectric device, the 1/2 voltage of open voltage which in a maximum power point is maintained through MPPT control circuit and harvested energy from thermoelectric device is delivered to load through a switch. The proposed thermal energy harvesting circuit is designed with $0.35{\mu}m$ CMOS process and the chip area excluding pads is $1168.7{\mu}m{\times}541.3{\mu}m$.

본 논문에서는 온도 차에 의해 기전력이 발생하는 제베크효과를 이용한 열전소자로 전기에너지를 발생시키고, 전압이 최대전력이 발생하는 지점에서 동작하도록 하는 MPPT 제어기능을 갖는 에너지 하베스팅 회로를 설계하였다. 설계된 회로는 열전소자의 오픈 전압을 주기적으로 샘플링 한 후, MPPT 제어 회로를 통해 최대전력 발생 지점인 오픈전압의 1/2에 해당하는 전압을 유지하면서 열전소자로부터 수확된 에너지를 스위치를 통해 부하로 전달하는 역할을 한다. 제안된 열전에너지 하베스팅 회로는 $0.35{\mu}m$ CMOS 공정으로 설계하였고 설계한 회로의 칩 면적은 패드를 제외하고 $1168.7{\mu}m{\times}541.3{\mu}m$이다.