view in publisher's site

A self-powered piezoelectric energy harvesting interface circuit with efficiency-enhanced P-SSHI rectifier

The key to self-powered technique is initiative to harvest energy from the surrounding environment. Harvesting energy from an ambient vibration source utilizing piezoelectrics emerged as a popular method. Efficient interface circuits become the main limitations of existing energy harvesting techniques. In this paper, an interface circuit for piezoelectric energy harvesting is presented. An active full bridge rectifier is adopted to improve the power efficiency by reducing the conduction loss on the rectifying path. A parallel synchronized switch harvesting on inductor (P-SSHI) technique is used to improve the power extraction capability from piezoelectric harvester, thereby trying to reach the theoretical maximum output power. An intermittent power management unit (IPMU) and an output capacitor-less low drop regulator (LDO) are also introduced. Active diodes (AD) instead of traditional passive ones are used to reduce the voltage loss over the rectifier, which results in a good power efficiency. The IPMU with hysteresis comparator ensures the interface circuit has a large transient output power by limiting the output voltage ranges from 2.2 to 2 V. The design is fabricated in a SMIC 0.18 μm CMOS technology. Simulation results show that the flipping efficiency of the P-SSHI circuit is over 80% with an off-chip inductor value of 820 μH. The output power the proposed rectifier can obtain is 44.4 μW, which is 6.7× improvement compared to the maximum output power of a traditional rectifier. Both the active diodes and the P-SSHI help to improve the output power of the proposed rectifier. LDO outputs a voltage of 1.8 V with the maximum 90% power efficiency. The proposed P-SSHI rectifier interface circuit can be self-powered without the need for additional power supply.

یک مدار واسط برداشت انرژی پیزوالکتریک خودکار با یکسوساز P - SSHI بهبود یافته با بهره‌وری

کلید این تکنیک خود - نیرو، ابتکار عمل برای برداشت انرژی از محیط اطراف است. برداشت انرژی از یک منبع ارتعاش محیطی با استفاده از پیزوالکتریک به عنوان یک روش محبوب ظاهر شد. مدارهای رابط کارآمد به محدودیت‌های اصلی تکنیک‌های برداشت انرژی موجود تبدیل می‌شوند. در این مقاله، یک مدار رابط برای برداشت انرژی پیزوالکتریک ارائه شده‌است. یکسوساز پل کامل فعال برای بهبود راندمان توان با کاهش اتلاف هدایت در مسیر یکسوساز بکار گرفته می‌شود. یک روش برداشت همزمان موازی سوییچ بر روی سلف (P - SSHI)برای بهبود قابلیت استخراج توان از ماشین برداشت پیزوالکتریک استفاده می‌شود، در نتیجه سعی در رسیدن به حداکثر توان خروجی تئوری دارد. یک واحد مدیریت توان متناوب (IPMU)و یک تنظیم‌کننده افت پایین بدون خازن خروجی (LDO)نیز معرفی شده‌اند. دیودهای فعال (AD)به جای دیودهای پسیو معمولی برای کاهش افت ولتاژ روی یکسوساز به کار می‌روند که منجر به بازده توان خوبی می‌شود. IPMU با مقایسه‌گر پسماند تضمین می‌کند که مدار واسط با محدود کردن دامنه ولتاژ خروجی از ۲.۲ تا ۲ ولت، توان خروجی گذرای بزرگی دارد. این طراحی در یک تکنولوژی CMOS ۰.۱۸ μm ساخته شده‌است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که بازده سرتخت کردن مدار P - SSHI بیش از ۸۰ % با مقدار سلف خارج از تراشه به میزان ۸۲۰ μH است. توان خروجی یکسوساز پیشنهادی برابر با ۴۴.۴ μW است که در مقایسه با حداکثر توان خروجی یکسوساز معمولی بهبود می‌یابد. هم دیودهای فعال و هم P - SSHI به بهبود توان خروجی یکسوساز پیشنهادی کمک می‌کنند. LDO یک ولتاژ ۱.۸ V با حداکثر بازده توان ۹۰ % خروجی می‌دهد. مدار واسط یکسوساز P - SSHI پیشنهادی می‌تواند بدون نیاز به منبع تغذیه اضافی به صورت خودکار کار کند.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Electrical and Electronic Engineering
  • ترجمه مقاله Electrical and Electronic Engineering
  • مقاله مهندسی برق و الکترونیک
  • ترجمه مقاله مهندسی برق و الکترونیک
  • مقاله Materials Chemistry
  • ترجمه مقاله Materials Chemistry
  • مقاله شیمی مواد
  • ترجمه مقاله شیمی مواد
  • مقاله Condensed Matter Physics
  • ترجمه مقاله Condensed Matter Physics
  • مقاله فیزیک ماده چگال
  • ترجمه مقاله فیزیک ماده چگال
  • مقاله Electronic, Optical and Magnetic Materials
  • ترجمه مقاله Electronic, Optical and Magnetic Materials
  • مقاله مواد الکترونیک، نوری و مغناطیسی
  • ترجمه مقاله مواد الکترونیک، نوری و مغناطیسی
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.