能量收集最大功率点跟踪DC-DC升压转换器设计

作     者：韦雪明 覃毅青 侯伶俐 Wei Xueming;Qin Yiqing;Hou Lingli

作者机构：桂林电子科技大学广西无线宽带通信与信号处理重点实验室广西桂林541004 成都华微电子科技有限公司成都610041 

出 版 物：《半导体技术》 (Semiconductor Technology)

年 卷 期：2020年第45卷第11期

页      面：834-840页

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

基　　金：广西无线宽带通信与信号处理重点实验室主任基金资助项目(GXKL06190110) 广西高校中青年教师基础能力提升项目(2018KY0197) 桂林电子科技大学研究生课程建设项目(YKC201703) 

主　　题：能量收集 最大功率点跟踪(MPPT) DC-DC升压转换器 低功耗 高效率 

摘      要：通过提升功率传输效率和降低电路功耗,设计了一种适用于低功率微弱能量收集的DC-DC升压转换器。升压转换器主要包括核心电路、最大功率点跟踪(MPPT)电路、零电流开关(ZCS)转换电路、振荡器、电荷泵和偏置电路。采用开路电压法检测输入功率,并适时调整开关导通时间,以调整输入阻抗,实现对能量源的MPPT传输;同时,采用特殊供电的ZCS,减小电路的亚阈值泄漏,提升转换效率。基于65 nm CMOS工艺对DC-DC升压转换器进行设计,芯片面积为260μm×380μm。仿真结果表明,在输入功率-7^-30 dBm内、能量源内阻50Ω~10 kΩ的条件下,跟踪效率峰值为99.81%。同时,在最低输入电压为35 mV、DC-DC转换器输出电压为1 V时,电路转换效率峰值为90.46%,整体功耗低于1.2μW。