可用于能量采集系統(tǒng)的低壓自啟動升壓變換器的設(shè)計與研究.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)計了一款基于變壓器再利用技術(shù)的低壓自啟動升壓變換器電路結(jié)構(gòu)，該電路的特點是能夠在極低的輸入電壓下實現(xiàn)自啟動功能。為了達到低功耗、高轉(zhuǎn)換效率的結(jié)果，本論文所設(shè)計的變換器還結(jié)合了基于開路電壓法的最大功率點追蹤技術(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)計的低壓自啟動升壓變換器電路的工作過程可以分為兩個階段：啟動階段和升壓階段。啟動階段的啟動電路是由一個本征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時在電阻熱噪聲的驅(qū)動下產(chǎn)生自激振蕩，使得Vout在此過程中被迅速充電達到1.3V，達到后續(xù)控制模塊的工作電壓；此時，隨著輸入電壓的升高，當輸入電壓達到外部參考電壓值時，啟動階段結(jié)束，經(jīng)過工作模式轉(zhuǎn)換電路，系

3、統(tǒng)進入升壓階段，變壓器則作為電感在升壓階段進行能量傳輸，同時，最大功率點跟蹤模塊開始工作，實現(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)計電路的整體設(shè)計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的低輸入電壓下實現(xiàn)自啟動并且能夠正常工作，同時能夠提供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