A Low-Power MPPT Interface for DC-Type Energy Harvesting Sources

DC 유형의 에너지 하베스팅 자원을 활용한 저전력의 MPPT 인터페이스

This paper describes a low-power MPPT interface for DC-type energy harvesting sources. The proposed circuit consists of an MPPT controller, a bias generator, and a voltage detector. The MPPT controller consists of an MPG (MPPT Pulse Generator) with a schmitt trigger, a logic gate operating according to energy type (light, heat), and a sample/hold circuit. The bias generator is designed by employing a beta multiplier structure, and the voltage detector is implemented using a bulk-driven comparator and a two-stage buffer. The proposed circuit is designed with $0.35{\mu}m$ CMOS process. The simulation results show that the designed circuit consumes less than 100nA of current at an input voltage of less than 3V and the maximum power efficiency is 99.7%. The chip area of the designed circuit is $1151{\mu}m{\times}940{\mu}m$.

본 논문에서는 DC 유형의 에너지 하베스팅을 위한 저전력 MPPT 인터페이스 회로를 설계하였다. 제안된 회로는 크게 MPPT controller, bias generator, voltage detector로 구성된다. MPPT controller는 schmitt trigger로 구성된 MPG(MPPT Pulse Generator)와 에너지 유형(빛, 열)에 따라 동작하는 logic gate와 sample/hold 회로로 구성된다. Bias generator는 beta multiplier 구조를 적용하여 설계되었으며, voltage detector는 bulk-driven comparator와 2단 buffer를 이용하여 설계되었다. 제안된 회로는 $0.35{\mu}m$ CMOS 공정으로 설계하였다. 모의실험 결과 설계된 회로는 3V 이내의 입력전압에서 100nA보다 작은 전류를 소모하며, 최대 전력효율은 99.7%이다. 설계된 회로의 칩 면적은 $1151{\mu}m{\times}940{\mu}m$이다.