Radio frequency (RF) energy harvesting technology have become a reliable and promising alternative to extend the lifetime of power-constrained wireless networks by eliminating the need for batteries. This emerging technology enables the low-power wireless devices to be self-sustaining and eco-friendly by scavenging RF energy from ambient environment or dedicated energy sources. These attributes make RF energy harvesting technology feasible and attractive to an extended range of applications. However, despite being the most reliable energy harvesting technology, there are several challenges (especially power conversion efficiency, output DC voltage and sensitivity) poised for the implementation of RF energy harvesting systems. In this article, a detailed literature on RF energy harvesting technology has been surveyed to provide guidance for RF energy harvesters design. Since signal strength of the received RF power is limited and weak, high efficiency state-of-the-art RF energy harvesters are required to design for providing sufficient DC supply voltage to wireless networks. Therefore, various designs and their trade-offs with comprehensive analysis for RF energy harvesters have been discussed. This paper can serve as a good reference for the researchers to catch new research topics in the field of RF energy harvesting.
Hwang, Lark-Hoon;Na, Seung-kwon;Kim, Jin Sun;Kang, Jin-hee
Journal of Advanced Navigation Technology
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v.24
no.6
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pp.566-572
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2020
In a wireless power transmitter, the characteristics and effects of wireless power transmission between two induction coils are investigated, and a power converter circuit and a battery charger/discharger circuit using wireless power transmission technology are proposed. The advantage of wireless power transmitters and wireless chargers is that, instead of the existing plug-in-mounted wired charger (OBC; on-board charger), the user can wirelessly charge the battery without connecting the power source when charging power to the battery. There is. In addition, the advantage of wireless charging can bring about an energy efficiency improvement effect by using the secondary side rectifier circuit and the receiving coil, but the large-capacity long-distance wireless charging method has a limitation on the transmission distance, so many studies are currently being conducted. The purpose of the study is to study the transmitter circuit and receiver circuit of a wireless power transmission device using a primary coil, a secondary coil, and a half bridge series resonance converter, which can transmit power of a non-contact type power transmitter. As a result, a new topology was applied to improve the power transmission distance of the wireless charging system, and through an experiment according to each distance, the maximum efficiency (95.8%) was confirmed at an output of 3 kW at an 8 cm transmission distance.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.57
no.10
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pp.1782-1789
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2008
This paper presents the design of acoustic resonance(AR) free and dimmable electronic ballast for 1kW Metal-Halide Lamp(MHL). The proposed Ballast consists of a Full-Bridge(FB) rectifier, a passive power factor correction(PFC) circuit, a full-bridge inverter, an ignitor using LC resonance and a control circuit for frequency modulation and dimming control. Whereas a passive PFC provides advantages in terms of high reliability and low cost for constructing the circuit, it is difficult to supply a stable voltage because of the output voltage ripple that occurs with a period of 120Hz. Although the ballast can be designed with a small size and a light weight if it is driven at a switching frequency between 1 and 100 kHz, AR will occur if the eigenvalue frequency of the lamp coincides with the inverter's operation frequency. The operation frequency was modulated in real time according to the output voltage ripple to compensate for the variation in power supplied to the lamp and eliminate AR. For dimming, the method, which modulated drive frequency of FB inverter using the control of DC level by microprocessor, was used. The Dimming ranged at least from 600W to 1kw as rated power of the lamp with 4 stages. Performance of the proposed technique was validated through numerical analysis, computer simulation using Pspice and by applying it to an electronic ballast for a prototype 1kW MHL.
In this paper, SCR(Silicon Controlled Rectifier)-based ESD(Electrostatic Discharge) protection circuit for power clamp is proposed. In order to improve latch-up immunity caused by low holding voltage of the conventional SCR, it is modified by inserting n+ floating region and n-well, and extending p+ cathode region in the p-well. The resulting ESD capability of our proposed ESD protection circuit reveals a high latch-up immunity due to the high holding voltage. It is verified that electrical characteristics of proposed ESD protection circuit by Synopsys TCAD simulation tool. According to the simulation results, the holding voltage is increased from 4.61 V to 8.75 V while trigger voltage is increased form 27.3 V to 32.71 V, respectively. Compared with the conventional SCR, the proposed ESD protection circuit has the high holding voltage with the same triggering voltage characteristic.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.45
no.12
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pp.47-56
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2008
An RFID system comprises a reader and a tag, and this paper focuses on a tag design. A UHF tag is activated by energy supply using electromagnetic waves and energy reflection through impedance mismatching. The tag uses a $0.25{\mu}m$ CMOS process and comprises a digital part executing tag protocols, a 512-bit memory, and an analog part having a rectifier, a modulation/demodulation unit, a clock generator, etc. The total dimension of the tag, including a saw line, is $750{\mu}m*750{\mu}m$ and the power consumption of the tag consumption power is about $17.8{\mu}W$ at a supply voltage of 2V.
The systematic and effective design method of a Class-D current-source resonant inverter for use in an induction cooker with zero-ripple line current is presented. The design procedure is based on the principle of the Class-D current-source resonant inverter with a simplified load network model that is a parallel equivalent circuit. An induction load characterization is obtained from a large-signal excitation test-bench based on parallel load network, which is the key to an accurate design for the induction cooker system. Accordingly, the proposed scheme provides a systematic, precise, and feasible solution than the existing design method based on series-parallel load network under low-signal excitation. Moreover, a zero-ripple condition of utility-line input current is naturally preserved without any extra circuit or control. Meanwhile, a differential-mode input electromagnetic interference (EMI) filter can be eliminated, high power quality in utility-line can be obtained, and a standard-recovery diode of bridge-rectifier can be employed. The step-by-step design procedure explained with design example. The devices stress and power loss analysis of induction cooker with a parallel load network under large-signal excitation are described. A 2,500-W laboratory prototype was developed for $220-V_{rms}/50-Hz$ utility-line to verify the theoretical analysis. An efficiency of the prototype is 96% at full load.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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v.35
no.12
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pp.541-554
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1986
This paper presents the results of driving performance analysis of permanent magnet synchronous motor using a microprocessor based control system. The system consists of three phase power transistor inverters, three phase controlled rectifier, three central processing units, and sensors. The three CPUs are, respectively, used to generate PWM control signals for the inverter generating three phase sine wave, to generate the gate control signals for firing the converter, and to supervise other two CPUs. The supervisor is used to compute PI control algtorithm to three phase reference sine wave for the inverter. It is also used to maintain a constant voltage frequency ratio for the converter operating as a constant torque controller. The inverter CPU retrieves precomputed PWM patterns from look up tables because of computation speed limitations found in almost available microprocessors. The converter CPU also retrieves precomputed gate control patterns from another look-up tables. For protecting the control ststem from any damage by extraordinary over currents, the supervisor receives the data from current sensor, CT, and break down the CB to isolate the circuits from source. A resolver has a good performance characteristics of overall speed range, especially on low speed range. Therefor the speed control accuracy is impoved. The microprocessor based PM synchronous motor control system, thus, has many advantages such as constant torque characteristics, improvement of wave, limitation on extraordinary over currents, improvement of speed control accuracy, and fast response speed control using multi-CPU and look-up tables.
In manufacturing processes, various and suitable pulse shapes are required for the purpose of material processing and the pulseshape is regarded as a dominant factor due to the specific property of processing materials. Therefore, in this study, a variable pulse width, high duty cycle Pulse Forming Network(PFN) is constructed by time sequently. The power supply for this experiment consists of three switching circuits. The PFN elements operate at low voltage and drive the primary of HV leakage transformer. The secondary of the transformer has a full-wave rectifier, which passes the pulse energy to the load in a continuous sequence of properly phased and nested increments. We investigated laser pulse width as various delay time among three switching circuit. As a result, we tan obtain various laser pulse width from about 4ms to 10ms. The maximum laser pulse width obtained at this experiment was about 10ms at delay time of 4ms among each switching circuit.
Since the stator winding of High-Speed Permanent Magnet Generator (HSPMG) has few winding turns and low inductance value, it is more prone to be influenced by harmonic current. Moreover, the operation efficiency and the torque stability of HSPMG will be greatly influenced by harmonic current. Taking a 117 kW, 60 000 rpm HSPMG as an example, in order to analyze the effects of harmonic current on HSPMG in this paper, the 2-D finite element electromagnetic field model of the generator was established and the correctness of the model was verified by testing the generator prototype. Based on the model, the losses and torque of the generator under different frequency harmonic current were studied. The change rules of the losses and torque were found out. Based on the analysis of the influence of the harmonic phase angle on torque ripple, it is found that the torque ripple could be weakened through changing the harmonic phase angle. Through the analysis of eddy current density in rotor, the change mechanism of the rotor eddy current loss was revealed. These conclusions can contribute to reduce harmonic loss, prevent demagnetization fault and optimize torque ripple of HSPMG used in distributed power supply system.
The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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v.24
no.9
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pp.883-891
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2013
In wireless smart phone charging scenario, the transmitter pad is larger than the size of the receiver pad. Thus, it is important to supply a constant power to the receiver regardless of its location. In this paper, we propose a new method to regulate the receiver's power by adjusting a drain bias of class E power amplifier. The proposed LF-band wireless power transfer system is as follows: a buck converter power supply which is controlled by a pulse width modulation(PWM) IC TL494, a class E amplifier using a low cost IRF510 power MOSFET, a transmitter coil whose dimension is $16cm{\times}18cm$, a receiver coil whose dimension is $6cm{\times}8cm$, and a full bridge rectifier using Schottky diodes. A measured performance show a maximum output power of 4 W and system efficiency of 67 % if we fix the bias voltage. If we adjust the bias voltage, the received power can be maintained at a constant power of 2 W regardless of receiver pad location.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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