應用于能量收集中的接口電路的設計

鄺小飛，劉亞茹，劉 梨

(杭州電子科技大學 電子信息學院，浙江 杭州 310018)

應用于能量收集中的接口電路的設計

鄺小飛，劉亞茹，劉 梨

(杭州電子科技大學 電子信息學院，浙江 杭州 310018)

針對從周圍環境中收集能量的微型發電機輸出功率和電壓非常小，無法直接應用的問題。文中設計了一種超低輸入電壓、低功耗且高效的接口電路。該接口電路包含兩級，第一級是無源級和僅由一個有源二極管組成的第二級。為降低有源二極管的功耗，采用一個工作在亞閾值區的襯底輸入比較器用來驅動MOS開關。設計采用TSMC 0.18 μm 標準CMOS工藝，使用Cadence Spectre在室溫的條件下進行仿真。結果表明，在輸入電壓為500 mV(100 Hz)，負載電阻為50 kΩ時整流器的電壓轉換率為97.7%，能量轉換率為91.3%。整流器能夠在輸入電壓振幅為320 mV以上實現高效整流。

AC-DC整流器；有源二極管；襯底驅動；能量收集

隨著傳感技術的發展，傳感系統在監測物理參數如溫度、濕度和機械壓力等應用中越來越重要[1]。傳感系統對電源的壽命和能量密度要求越來越嚴格,每個節點的供電方式決定了整個傳感器的生存時間,傳統的供電方式采用電池或交流供電，但是在許多情況下,電池或交流電源給無線傳感器供電并不可行,因為電池壽命短且不易維護更換[2-3]。這就要求這個系統能夠自供電。自供電設備通過微型發電機收集周圍環境的能量，它能夠在沒有任何連續的外部電源供應的情況下完成運行[4]。目前，許多微型發電機通過不同形式收集周圍環境的能量用于自供電設備中[5]?！?br>