可用于能量采集系統(tǒng)的低壓自啟動(dòng)升壓變換器的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著無線傳感網(wǎng)絡(luò)、便攜式以及可穿戴設(shè)備的不斷發(fā)展和進(jìn)步，對于微小功率廢棄能源的采集和利用已引起了人們廣泛的關(guān)注和重視，并且已經(jīng)成為了開發(fā)綠色能源應(yīng)用的重要研究課題。
　　本文在能量采集與轉(zhuǎn)換技術(shù)的研究背景下設(shè)計(jì)了一款基于變壓器再利用技術(shù)的低壓自啟動(dòng)升壓變換器電路結(jié)構(gòu)，該電路的特點(diǎn)是能夠在極低的輸入電壓下實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)功能。為了達(dá)到低功耗、高轉(zhuǎn)換效率的結(jié)果，本論文所設(shè)計(jì)的變換器還結(jié)合了基于開路電壓法的最大功率點(diǎn)追蹤技術(shù)，能夠保證變換器始

2、終以最大輸出功率向后續(xù)電子設(shè)備供電。
　　本文所設(shè)計(jì)的低壓自啟動(dòng)升壓變換器電路的工作過程可以分為兩個(gè)階段：啟動(dòng)階段和升壓階段。啟動(dòng)階段的啟動(dòng)電路是由一個(gè)本征MOS管、變壓器以及電阻電容組成的正反饋回路，能夠在輸入電壓低至55mV時(shí)在電阻熱噪聲的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生自激振蕩，使得Vout在此過程中被迅速充電達(dá)到1.3V，達(dá)到后續(xù)控制模塊的工作電壓；此時(shí)，隨著輸入電壓的升高，當(dāng)輸入電壓達(dá)到外部參考電壓值時(shí)，啟動(dòng)階段結(jié)束，經(jīng)過工作模式轉(zhuǎn)換電路，系

3、統(tǒng)進(jìn)入升壓階段，變壓器則作為電感在升壓階段進(jìn)行能量傳輸，同時(shí)，最大功率點(diǎn)跟蹤模塊開始工作，實(shí)現(xiàn)能量的最大功率傳輸，提高了系統(tǒng)能量傳輸效率。
　　本文所設(shè)計(jì)電路的整體設(shè)計(jì)和仿真以及電壓檢測器電路和工作模式轉(zhuǎn)換電路的版圖設(shè)計(jì)都是在SMIC0.18um CMOS工藝下完成的。仿真結(jié)果表明變換器能夠在55mV-300mV的低輸入電壓下實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)并且能夠正常工作，同時(shí)能夠提供2.1mW的最大輸出功率，并且最終能穩(wěn)定輸出2V電壓為其他后續(xù)電子