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JSSC 2013第4期Power Management65nmBoost ConverterEnergy Harvesting

50 mV-Input Batteryless Boost Converter for Thermal Energy Harvesting Po-Shuan W

50mV输入无电池升压转换器用于热能收集
65nm CMOS, 50mV启动电压, 30mV持续工作电压, 73%转换效率
升压转换器热能收集零电流开关热电发电机低电压启动
创新点1:3级升压架构实现50mV启动电压(方法创新)。通过创新的三级升压架构设计,该转换器能够在极低的50mV输入电压下启动,显著降低了传统能量收集系统的启动门槛,适用于微弱能量环境如体温差发电。
创新点2:零电流开关技术提高效率(电路创新)。采用零电流开关(ZCS)技术作为最后一级转换,有效减少了开关损耗,实现了高达73%的转换效率,提升了能量收集系统的整体性能。
创新点3:辅助转换器自动关闭机制(系统创新)。设计了智能的自动关闭机制,在不需要辅助转换器时将其关闭,进一步降低了系统的静态功耗,优化了能量利用率。
创新点4:集成TEG的微型化模块(应用创新)。通过将升压转换器与热电发电机(TEG)集成,实现了微型化的能量收集模块,为可穿戴设备和物联网节点提供了紧凑的能源解决方案。
Abstract
A fully electrical startup boost converter for thermal energy harvesting is presented in this paper. The converter is im- plemented in a 65-nm bulk CMOS technology. With the proposed 3-stage stepping-up architectur e, the minimum input voltage for startup is as low as 50 mV while the input voltage required for sustained power conversion is 30 mV. Due to the use of a zero-cur- rent-switching (ZCS) converter as the last stage and an automatic shutdown mechanism for the auxiliary converter, convers