当前位置:主页 > 科技论文 > 电子信息论文 >

可用于能量采集的低压高驱动能力电荷泵的研究与设计

发布时间:2019-05-17 13:59
【摘要】:纳米集成的快速发展促进了新一类小型电子系统的出现,如智能尘埃传感器、生物医疗植入等。在这些应用中,电池的维护和更换十分困难,且花费昂贵。对于这类电子系统,可以利用温差发电器、光伏电池和压电转换器等能量采集器件,从周围环境中收集能量来解决供电问题。然而,这些能量采集器件的输出电压通常较低,无法直接用于集成电路供电。因此,需要使用直流升压转换器来提高能量采集器件的输出电压。电感式直流变换器可以在很低的电压下工作,并取得较高的效率,但是通常需要使用片外电感。电荷泵电路也能实现电压转换的功能,且仅由开关和电容组成,可以完全集成在芯片内部。因此,在一些对体积有严格限制的应用中,采用电荷泵电路作为电压转换器是更好的选择。 在低压应用中,传统电荷泵电路的输出特性通常较差。而本文提出的电荷泵电路在低输入电压下仍然能够获得相对较大的输出电流。本文采用了时钟倍压电路来提高时钟信号的摆幅,并利用高摆幅时钟信号作为电荷泵电路的时钟输入。在高摆幅时钟的驱动下,电荷泵电路中的电荷传输开关的导通电阻大幅度减小,这使得电荷泵的输出电压更高,负载能力更强,所需的级数更少。在0.3V输入电压,1V输出电压的情况下,本文提出的电荷泵电路的输出电流是普通结构的三倍以上。本文最后还采用了脉冲跳跃调制方案,该方案使得电荷泵电路的输出电压在负载电流变化时保持恒定。
[Abstract]:The rapid development of nanointegration has promoted the emergence of a new class of small electronic systems, such as intelligent dust sensors, biomedical implantation and so on. In these applications, battery maintenance and replacement is very difficult and expensive. For this kind of electronic system, the energy acquisition devices such as temperature difference generator, photovoltaic cell and piezoelectric converter can be used to collect energy from the surrounding environment to solve the power supply problem. However, the output voltage of these energy acquisition devices is usually low and can not be directly used in integrated circuit power supply. Therefore, DC boost converter is needed to improve the output voltage of energy acquisition device. Inductance DC converter can work at very low voltage and achieve high efficiency, but it is usually necessary to use off-chip inductance. The charge pump circuit can also realize the function of voltage conversion, and is only composed of switches and capacitors, which can be fully integrated into the chip. Therefore, in some applications with strict limitations on volume, it is a better choice to use charge pump circuit as voltage converter. In low voltage application, the output characteristics of traditional charge pump circuits are usually poor. However, the charge pump circuit proposed in this paper can still obtain a relatively large output current at low input voltage. In this paper, the clock doubling circuit is used to improve the swing of the clock signal, and the high swing clock signal is used as the clock input of the charge pump circuit. Driven by a high swing clock, the on-resistance of the charge transfer switch in the charge pump circuit is greatly reduced, which makes the output voltage of the charge pump higher, the load capacity stronger and the required order less. Under the condition of 0.3V input voltage and 1V output voltage, the output current of the charge pump circuit proposed in this paper is more than three times of that of the ordinary structure. At the end of this paper, the pulse jump modulation scheme is adopted, which makes the output voltage of the charge pump circuit constant when the load current changes.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN432

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 王青萍;王骐;姜胜林;;压电能量收集器的研究现状[J];电子元件与材料;2012年02期

2 王光庆;金文平;展永政;陆跃明;;压电振动能量采集器的力电耦合模型及其功率优化[J];传感技术学报;2013年08期

3 张军;梁新成;唐建华;;Vibration energy regeneration of electric vehicle shock absorber[J];Journal of Beijing Institute of Technology;2013年03期

4 尚正国;李东玲;温志渝;赵兴强;;The fabrication of vibration energy harvester arrays based on AlN piezoelectric film[J];Journal of Semiconductors;2013年11期

5 尚正国;李东玲;温志渝;赵兴强;;硅基氮化铝薄膜风致振动MEMS能量采集单元[J];光学精密工程;2013年12期

6 郭抗抗;曹树谦;;压电发电悬臂梁的非线性动力学建模及响应分析[J];动力学与控制学报;2014年01期

7 程富强;洪延姬;祝超;;碲化铋温差发电模块构型优化设计[J];高电压技术;2014年05期

8 展永政;王光庆;;压电双晶连接形式对振动发电机力电输出特性的影响[J];功能材料与器件学报;2014年01期

9 海振银;高立波;郑华;卢晓云;张强;李俊漾;薛晨阳;;基于BaTiO_3/MWCNT复合压电-摩擦薄膜的制备及测试[J];功能材料;2015年02期

10 Wei Wang;Rong-Jin Huang;Chuan-Jun Huang;Lai-Feng Li;;Energy harvester array using piezoelectric circular diaphragm for rail vibration[J];Acta Mechanica Sinica;2014年06期

相关博士学位论文 前8条

1 林哲祺;压电结构的控制参数与构型优化设计[D];大连理工大学;2011年

2 王海仁;压电复合结构的非线性多场耦合作用分析及压电俘能器实验研究[D];华中科技大学;2013年

3 张鸿名;0-3型PZT/环氧压电复合材料性能预报及应用研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

4 刘松山;电磁馈能悬架阻尼特性研究[D];吉林大学;2013年

5 李晟;基于耦合自供电无线传感的数控机床主轴热监测方法及关键技术研究[D];浙江大学;2013年

6 王海仁;压电复合结构的非线性多场耦合作用分析及压电俘能器实验研究[D];华中科技大学;2013年

7 孙舒;双稳态压电悬臂梁发电系统的动力学特性研究[D];天津大学;2013年

8 王红艳;梁结构压电及压电电磁复合俘能器模型的建立与实验研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 张广超;轮胎压力报警器用压电发电装置的优化设计与试验研究[D];吉林大学;2011年

2 张弘_(;海洋波浪发电系统振荡浮子结构的优化研究[D];清华大学;2010年

3 管青春;悬臂梁式压电能量回收装置结构优化[D];中国科学技术大学;2011年

4 王青萍;基于压电臂梁的振动能量收集器的研究[D];华中科技大学;2010年

5 江小芳;采用磁电换能器的振动能量采集器研究[D];重庆大学;2009年

6 赵娟;压电能量回收结构优化[D];中国科学技术大学;2009年

7 张存娥;基于压电材料的风能转换装置理论研究与创新设计[D];西安理工大学;2009年

8 徐佳文;基于直角压电悬臂梁的振动能量回收系统的研究[D];中国科学技术大学;2011年

9 张硕果;回热型微燃烧温差发电系统的研究[D];郑州大学;2013年

10 周良;d_(15)模式压电悬臂梁俘能器性能的模拟[D];湘潭大学;2012年



本文编号:2479147

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2479147.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户24b49***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com