| 講演名 | 2020-08-06 高出力インピーダンス発電素子用電力変換回路の入力インピーダンス時分割変調制御方式の提案 纐纈 一真(静岡大), 丹沢 徹(静岡大), |
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| 抄録(和) | 本論文では、出力インピーダンスの高い発電素子から電力変換を行う回路システムの実用的な制御方式を提案する。従来の制御回路方式では、出力電力が最大となるように電力変換回路の入力電圧（これは発電素子の出力電圧に等しい）を設定していた。現実には、この動作点電圧が制御回路の動作下限より低くなる場合がある。本論文では、電力変換回路の負荷となる回路システムの必要な動作電圧V_PPが仕様として与えられたときに、出力電圧がV_PPに達しておらず、かつ入力電圧が所定電圧V_DD以上となっている条件でのみ、電力変換回路を動作させることによってシステムの安定動作を実現した。この制御によって電力変換回路の入力インピーダンスZ_CPinは、動作中は低く、入力端の電源コンデンサC_DDより低インピーダンスで電力を入力し、非動作時はZ_CPinは高く、高い発電素子の出力インピーダンスでC_DDを充電する。この時分割変調制御によって1)動作点電圧を回路の動作下限電圧より常に高く、2)発電素子から最大電力を取り出し、3)出力電圧をターゲット電圧に制御することができる。提案回路システムを1V CMOSで設計・試作し動作の検証を行ったところ、開放電圧V_OC=0.9V、出力インピーダンスR_TEG=400ΩのTEGから50?W@2.5Vの電力変換が行えることを確認した。 |
| 抄録(英) | This paper proposes a practical control circuit design of power converter for energy transducer with high output impedance. In conventional control circuit systems, the input voltage of the power converter is set so that the output power becomes maximum. In reality, this operating point voltage can be lower than the lower limit of the supply voltage at whicih the power converter can work. A proposed control circuit enables the power converter to operate when the output voltage is lower than V_PP and the input voltage is higher than a specified voltage V_DD. As a result, the input impedance Z_CPin of the power converter can be low enough to extract power from the energy transducer via a power supply capacitor C_DD when the power converter is enabled. The power is input from the power supply capacitor C_DD to the converter with low impedance. On the other hand, Z_CPin can be high enough to charge up C_DD via the energy transducer when the power converter is disabled. As a result, 1) the operating point of the input voltage can be controlled to be higher than the minimum supply voltage, 2) a maximum power can be extracted, and 3) the output voltage is controlled to be the target voltage. The proposed circuit system was fabricated in 65nm 1V CMOS and its operation was verified. As a result, the proposed integrated circuit converts an output power of 50?W at an output voltage of 2.5V from a thermoelectric energy transducer with an open circuit voltage of 0.9V and output impedance of 400Ω. |
| キーワード(和) | IoT / エネルギーハーベスティング / 熱電発電 / DC/DC / チャージポンプ |
| キーワード(英) | IoT / Energy harvesting / Thermoelectric generator / DC/DC / Charge pump |
| 資料番号 | SDM2020-3,ICD2020-3 |
| 発行日 | 2020-07-30 (SDM, ICD) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | ICD / SDM / ITE-IST |
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| 開催期間 | 2020/8/6(から2日開催) |
| 開催地（和） | オンライン開催 |
| 開催地（英） | Online |
| テーマ（和） | アナログ、アナデジ混載、RF及びセンサインタフェース回路、低電圧・低消費電力技術、新デバイス・回路とその応用 |
| テーマ（英） | Analog, Mixed Analog and Digital, RF, and Sensor Interface, Low Voltage/Low Power Techniques, Novel Devices/Circuits, and the Applications |
| 委員長氏名（和） | 永田 真(神戸大) / 平野 博茂(パナソニック・タワージャズ) / 秋田 純一(金沢大) |
| 委員長氏名（英） | Makoto Nagata(Kobe Univ.) / Hiroshige Hirano(TowerJazz Panasonic) / Junichi Akita(Kanazawa Univ.) |
| 副委員長氏名（和） | 高橋 真史(東芝メモリ) / 大見 俊一郎(東工大) / 池辺 将之(北大) / 廣瀬 裕(パナソニック) |
| 副委員長氏名（英） | Masafumi Takahashi(Toshiba-memory) / Shunichiro Ohmi(Tokyo Inst. of Tech.) / 池辺 将之(北大) / 廣瀬 裕(パナソニック) |
| 幹事氏名（和） | 柘植 政利(ソシオネクスト) / 廣瀬 哲也(阪大) / 森 貴洋(産総研) / 小林 伸彰(日大) |
| 幹事氏名（英） | Masatoshi Tsuge(Socionext) / Tetsuya Hirose(Osaka Univ.) / Takahiro Mori(AIST) / Nobuaki Kobayashi(Nihon Univ.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 新居 浩二(フローディア) / 宮地 幸祐(信州大) / 久保木 猛(九大) / 野田 泰史(パナソニック) / 諏訪 智之(東北大) / 小室 孝(埼玉大) / 下ノ村 和弘(立命館大) / 香川 景一郞(静岡大) / 徳田 崇(東工大) / 黒田 理人(東北大) / 船津 良平(NHK) / 山下 雄一郎(TSMC) |
| 幹事補佐氏名（英） | Koji Nii(Floadia) / Kosuke Miyaji(Shinshu Univ.) / Takeshi Kuboki(Kyushu Univ.) / Taiji Noda(Panasonic) / Tomoyuki Suwa(Tohoku Univ.) / 小室 孝(埼玉大) / 下ノ村 和弘(立命館大) / 香川 景一郞(静岡大) / 徳田 崇(東工大) / 黒田 理人(東北大) / 船津 良平(NHK) / 山下 雄一郎(TSMC) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Integrated Circuits and Devices / Technical Committee on Silicon Device and Materials / Technical Group on Information Sensing Technologies |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 高出力インピーダンス発電素子用電力変換回路の入力インピーダンス時分割変調制御方式の提案 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | A control circuit design of power converter with time-division input impedance modulation for energy transducer with high output impedance |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | IoT / IoT |
| キーワード(2)（和/英） | エネルギーハーベスティング / Energy harvesting |
| キーワード(3)（和/英） | 熱電発電 / Thermoelectric generator |
| キーワード(4)（和/英） | DC/DC / DC/DC |
| キーワード(5)（和/英） | チャージポンプ / Charge pump |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 纐纈 一真 / Kazuma Koketsu |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 静岡大学(略称：静岡大) Shizuoka University(略称：Shizuoka Univ.) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 丹沢 徹 / Toru Tanzawa |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 静岡大学(略称：静岡大) Shizuoka University(略称：Shizuoka Univ.) |
| 発表年月日 | 2020-08-06 |
| 資料番号 | SDM2020-3,ICD2020-3 |
| 巻番号（vol） | vol.120 |
| 号番号（no） | SDM-126,ICD-127 |
| ページ範囲 | pp.9-13(SDM), pp.9-13(ICD), |
| ページ数 | 5 |
| 発行日 | 2020-07-30 (SDM, ICD) |