DC-DC buck converter for triboelectric energy harvesting applications
- Global styles
- Apa
- Bibtex
- Chicago Fullnote
- Help
Abstract
Enerji hasatlama uygulamaları gün geçtikçe daha popülerleşiyor. Birçok uygulama için kendi kendini besleyebilen uygulamalar çoğu durumda bir lüksten ziyade bir ihtiyaca dönüştü. Büyük boyutu ve sürekli değiştirilme gereksiniminden dolayı batarya kullanımı maliyetli ve kullanışsız hale geldi. Bu nedenle, daha az maliyetli ve kullanışlı olan enerji hasatlama uygulamaları alanındaki yatırımlar ve araştırmalar artmakta. Enerji hasatlamak için birçok yöntem bulunmaktadır. Bunlardan biri triboelektrik enerji hasatlama yöntemidir. Bu yöntemde, triboelektrik çeviricilerden AC gerilim elde edilir ve bu gerilimin değeri 100V gibi yüksek mertebeleri bulabilmektedir. Dolayısıyla, yüksek voltajı kullanılabilir hale getirebilecek rektife devre, DC-DC buck dönüştürücü ve kapasitör anahtarlamalı DC-DC dönüştürücüden oluşan bir sistem gerekmektedir. Bu sistem kademeli olarak yüksek voltajı düşük seviyelere indirger. DC-DC buck dönüştürücü, giriş kapasitöründe 70V olarak depolanan enerjiyi kapasitör anahtarlamalı DC-DC dönüştürücüye 10V DC olarak verir. Amaç, voltajı 70V olan düşük giriş enerjisi (10u-30uJ) olabildiğince verimli bir şekilde 10V'a dönüştürmektir. Bu tezde, PFM modunda çalışan asenkron bir buck dönüştürücü sunulmuştur. Alt bloklar, yüksek voltaj nedeniyle bozulmayı önleyecek şekilde tasarlanmıştır. Buck dönüştürücüsünü çalıştırabilmek için bir başlatma devresi tasarlanmıştır. Her alt blok, transistör seviyesi çizimleri ile birlikte gösterilmiş ve yaklaşık %70 verimlilik elde edilmiştir. Energy harvesting applications are getting more popular day by day. Self-sufficient circuits which do not require any supply, are more than a luxury for many situations. Usage of the battery can be expensive and not useful because of its large size and the impracticality that results from a need for replacing it in a certain period. Therefore, investments and research on energy harvesting applications are increasing. Energy can be harvested in many different ways. One of them is triboelectric energy harvesting. With this technique, AC voltage is obtained from triboelectric nanogenerators but its open-circuit voltage can be high as 100V. Therefore, a system consisting of a bias-flip rectifier, DC-DC buck converter, and a switched capacitor converter is required to obtain usable energy at a low voltage level. This system gradually converts the harvested energy to lower levels. DC-DC buck converter delivers the 70V energy stored in the capacitor to the switched capacitor converter as 10V DC voltage. The goal is to deliver low input energy (10u-30uJ) of which voltage is 70V to the output as efficiently as possible. In this thesis, an asynchronous buck converter operating in PFM mode is proposed. The sub-blocks are designed to prevent a breakdown caused by high voltage. A specific start-up circuit is designed to start the operation of the proposed buck converter. Each sub-block is shown with its layout and nearly 70% efficiency is obtained.
Collections