| 講演名 | 2022-08-08 極低電圧熱エネルギーハーベスティングに向けた50mV以下の低電圧で動作する昇圧コンバータ 瀬部 光(阪大), 兼本 大輔(阪大), 廣瀬 哲也(阪大), |
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| 抄録(和) | 微小な温度差を利用した熱エネルギーハーベスティングに向け，50 mV以下の極低電圧で動作する昇圧コンバータを提案する．提案回路は，チャージポンプ，発振器，ノンオーバーラップクロック生成回路，そしてドライバ回路から構成される．入力電圧で発振器とノンオーバーラップクロック生成回路を動作させてクロック信号を生成する．ドライバ回路はクロック信号を増幅し，チャージポンプ回路で昇圧動作を行なう．提案回路はドライバ回路にチャージポンプ回路の出力電圧を利用することによって低電圧のクロック信号を効率的に増幅する．増幅したクロック信号をチャージポンプ回路とドライバ回路のスイッチトランジスタの制御に用いることで低電圧動作に適した構成とした．またドライバ回路にリセットトランジスタを追加することで，出力クロック信号に十分なノンオーバーラップ期間を確保する．シミュレーション評価の結果，提案ドライバ回路は100 mVの入力電圧から712.6 mVの昇圧クロックを生成できること，またチャージポンプ回路の出力として702.5 mVの出力電圧を生成できることを確認した．チャージポンプ回路の最大効率は42.9%であった．提案回路は41 mVの極めて低い電圧で動作できることを確認した． |
| 抄録(英) | We propose a voltage boost converter for sub-50-mV thermal energy harvesting. The proposed converter consists of charge pumps (CPs), oscillator (OSC), non-olverlap (NOL) clock generator, and multi-stage drivers (DRVs). The OSC and NOL clock generator generate low-voltage clock signals． The DRV accpets the clock signals and generates boosted clock signals for the CPs. In our proposed circuit, the DRV utilizes the output voltages of each CP to efficiently boost the control clock signals. The boosted clock signals are used as switching signals for each CP and DRV to turn % sufficiently switch transistors on and off. Moreover, reset transistors are added to the DRV to ensure an adequate non-overlapping period between switching signals. Simulated results demonstrated that the proposed DRV can generate boosted clock signals of 712.6 mV from input voltage of 100 mV and the multi-stage CP can generate output voltage of 702.5-mV. Peak efficiency of the CP is 42.9%. The proposed CP and DRV can operate at extremely low voltage of 41 mV. |
| キーワード(和) | エネルギーハーベスティング / パワーマネジメント回路 / 昇圧回路 / コールドスタート回路 / チャージポンプ回路 / ドライバ回路 |
| キーワード(英) | Energy harvesting / Power management circuit / Voltage boost converter / Cold-start circuit / Charge pump / Driver circuit |
| 資料番号 | SDM2022-39,ICD2022-7 |
| 発行日 | 2022-08-01 (SDM, ICD) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | ICD / SDM / ITE-IST |
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| 開催期間 | 2022/8/8(から3日開催) |
| 開催地（和） | オンライン開催に変更 現地開催(北海道大学百年記念会館)は中止 |
| 開催地（英） | |
| 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） | 高橋 真史(キオクシア) / 大見 俊一郎(東工大) / 秋田 純一(金沢大) |
| 委員長氏名（英） | Masafumi Takahashi(Kioxia) / Shunichiro Ohmi(Tokyo Inst. of Tech.) / 秋田 純一(金沢大) |
| 副委員長氏名（和） | 池田 誠(東大) / 宇佐美 達矢(日本エーエスエム) / 池辺 将之(北大) / 廣瀬 裕(パナソニック) |
| 副委員長氏名（英） | Makoto Ikeda(Univ. of Tokyo) / Tatsuya Usami(ASM Japan) / 池辺 将之(北大) / 廣瀬 裕(パナソニック) |
| 幹事氏名（和） | 宮地 幸祐(信州大) / 新居 浩二(TSMCデザインテクノロジージャパン) / 諏訪 智之(東北大) / 野田 泰史(パナソニック) / 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) |
| 幹事氏名（英） | Kosuke Miyaji(Shinshu Univ.) / Koji Nii(TSMC) / Tomoyuki Suwa(Tohoku Univ.) / Taiji Noda(Panasonic) / 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) |
| 幹事補佐氏名（和） | 塩見 準(阪大) / 吉原 義昭(キオクシア) / 久保木 猛(ソニーセミコンダクタソリューションズ) / 細井 卓治(関西学院大) / 二瀬 卓也(サンディスク) / 山下 雄一郎(TSMC) / 大倉 俊介(立命館大) / 竹本 良章(メムスコア) |
| 幹事補佐氏名（英） | Jun Shiomi(Osaka Univ.) / Yoshiaki Yoshihara(キオクシア) / Takeshi Kuboki(Sony Semiconductor Solutions) / Takuji Hosoi(Kwansei Gakuin Univ.) / Takuya Futase(SanDisk) / 山下 雄一郎(TSMC) / 大倉 俊介(立命館大) / 竹本 良章(メムスコア) |
| 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） | 極低電圧熱エネルギーハーベスティングに向けた50mV以下の低電圧で動作する昇圧コンバータ |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Sub-50-mV Input Boost Converter for Extremely Low-Voltage Thermal Energy Harvesting |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | エネルギーハーベスティング / Energy harvesting |
| キーワード(2)（和/英） | パワーマネジメント回路 / Power management circuit |
| キーワード(3)（和/英） | 昇圧回路 / Voltage boost converter |
| キーワード(4)（和/英） | コールドスタート回路 / Cold-start circuit |
| キーワード(5)（和/英） | チャージポンプ回路 / Charge pump |
| キーワード(6)（和/英） | ドライバ回路 / Driver circuit |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 瀬部 光 / Hikaru Sebe |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 大阪大学(略称：阪大) Osaka University(略称：Osaka Univ.) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 兼本 大輔 / Daisuke Kanemoto |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 大阪大学(略称：阪大) Osaka University(略称：Osaka Univ.) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 廣瀬 哲也 / Tetsuya Hirose |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 大阪大学(略称：阪大) Osaka University(略称：Osaka Univ.) |
| 発表年月日 | 2022-08-08 |
| 資料番号 | SDM2022-39,ICD2022-7 |
| 巻番号（vol） | vol.122 |
| 号番号（no） | SDM-148,ICD-149 |
| ページ範囲 | pp.21-26(SDM), pp.21-26(ICD), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2022-08-01 (SDM, ICD) |