Powered by OpenAIRE graph
Found an issue? Give us feedback
https://dx.doi.org/1...arrow_drop_down
https://dx.doi.org/10.26262/he...
Other literature type . 2018
License: CC BY NC SA
Data sources: Datacite
addClaim

This Research product is the result of merged Research products in OpenAIRE.

You have already added 0 works in your ORCID record related to the merged Research product.

�������������������� �������������������������� �������������������� ���������������� ���������� ���������������� ���������������� (Boost DC-DC Converter) ������ ������������������ ������������������ ������ ������������������������������ �������������������� (TEGs)

�������������������� �������������������������� �������������������� ���������������� ���������� ���������������� ���������������� (Boost DC-DC Converter) ������ ������������������ ������������������ ������ ������������������������������ �������������������� (TEGs)

Abstract

�� �������������� �������������� �������������������� ���� ���� ������������ ������ ���� ������������������ �������� �������������������������� �������������������� �������������������� ���������������� ���������� ���������������� ���������������� (Boost DC-DC Converter), ���� ���������� ���� �������������� ������������������ ������������������ ������ ������������������������������ �������������������� (Thermoelectric Generators ��� T.E.Gs). ������ ������ ���������������� �������� ������ �������������� �������������� ������������������������������ ������ ������ ���� �������������������������� ������ �������������������������� ������ ���������������� ������ �������������� ���������������������� ������������������, ���� �������������� ���������� ���������� ���������������� ������ ������������ ������������ (Single Inductor Dual Output ��� S.I.D.O.), �������������� ���������������� ������������ ������������ (3 ������ 2 V), ���������� ���������� �������������� ���������������� �������������������� �������� ����������, �������������������� ���������� �������� ���������� ������ ������������ ���������������� ������������ (Maximum Power Point ��� M.P.P.) ������ ���������������� ������������ ������������ ������ T.E.G.,���� ���������� ���� �������������� ������������������ ������������������ ������ �������� (���� ���������������� �������������������� ������ 1% ������ ������ ���������� ������ 3 V ������ ������ 3% ������ ������ ���������� ������ 2 V, ��������������������), �������������������������� ����� �������� �������������� �������������� ������ �������������������� ���������������� ������������ (�������������� Zero Current Switching ��� Z.C.S.), ���� ���������� ������ �������������������������� ������ ������������������ ���������������� ������������������ ������ �������������������� ������ �������������� ���� ���������������� ������������ ���������������� �������������������� (Open Circuit Voltage ��� Voc) �������� T.E.G. ������ 200 mV ������ 2 V, ���� ���������������� �������������� ������������������ ������ ������������ ���������� ������ ���� 91,65% ������ ������ ���������� ������ 3 V ������ 90,6% ������ ������ ���������� ������ 2 V, ��������������������. ���� ������������������������ �������������� ���������������������� ������ ������������������ Cadence Virtuoso, ���� �������������������� CMOS 0,35 ��m, ������ ������ ���� �������������� ���������������������� ���������������������������� ���������� ���������������������������� �������� �������������������������� ���� �������������� �������� �������������������� (Schematic) ������ ������ �������������� �������������� (Layout) ������ ������������������������ Analog Design Environment (ADE L). �������� ���������� ���� ����������������������������, ������������ ���������������������������� ������ ��������������������, ���� ���������������������������� S.I.D.O. �������������������� �������� ���� �������������������� ������ �� �������������������� �������� ������������ ������ �������������� �������������������� ���� ��������������������, ������������������������ ������ ��������, ������ ������ �������������������� ������������������ ������ �������������������� ���������������� ����������. ���� �������������� �������������������� ������ M.P.P. (M.P.P. Tracking- M.P.P.T.) �������������������� ������ ���������� ������, �������������� ����������������������������������, ���������������� �������������������������� ������������������������ (Impedance Matching) ������������ �������������������� ���������������� ���������� ������ T.E.G., ���� �� �������������������������� ������ ������������������������������������ ������ ���� ������ ���������������� ��������������, �������� ������������ ���������������������� ������ �������������� �������������� �������� ���� �������������� ������ ������ ���� ������������ ������������ Voc (������ ������������������������ ������������������ ������ 0,2 ������ 2 V, �������� ��������������������������). �� ����������������, �������������������� �������������������� ������ �������������������� �������������������������� �������� ���������������������������� ������ ���������� ���������������� �������������������� (Closed Circuit Voltage ��� Vcc), �� ���������� ������ ������������������ �������� ���������� ������ M.P.P. �������� ������ ������������������������, ���������������������������� ���������������� M.P.P.T.. �������� �������� ������ ���������� Vcc ����������������������������, �������� ���������� ���������������������� ����������������, ���� ������ ������ ���������������� ������������ ���������������������� ������ �������������������� ���������������� ����������, ������ ���������������������� ���� ���������������������������� �������������� ������������������������ ������ ������������������ NMOS ������ PMOS, ���������� ������ ���������������� ���������������� ������������ ������ TEG. �������� �������������� ������������������ ������ ������ ���� ��������������, ������������ ���� �������������� ���������������� ���������� ���� �������������������������� ���� �������������� ������������, ���� ������ ������������ ������ ���������������������������� ���������������������� ������ �������� �������������� ���������������� ������������ ������ ��������������������������, ���������������������� T.E.G., ��������� ������� ��������, ��������������, �������� �������������������������� ���� ������������������������ �������������������� �������� �������������� ��������������, ���� ������ �������� �������������� ������������������ �������������������� ������������������ ������ �������������������� ���� �������������������� ���� �������������� ������������ ������ ���� ������������������������ ���� ������ �������� ���������� T.E.G. ������ ����������������.

This thesis deals with the study and the design of an integrated circuit of a Boost DC-DC Converter, focused in maximizing the harvested energy from thermoelectric generators (TEGs). In order to achieve the above main purpose, as well as maximizing the exploitation and the efficiency of the final generated energy from the circuit, it is designed as a single inductor and dual output circuit, with one main output at 3 Volts (V) and a secondary at 2V, it produces constant output voltages (3 and 2 V), without the need of using a stabilization circuit in the output, it always operates very close to the maximum power point (MPP) of the output power curve of the T.E.G., aiming in maximizing the harvested energy from it (with losses below 1% for the output of 3V and 3% for the output of 2V, respectively), it is embedded a technique for minimizing the inverse output currents (Zero Current Switching technique-Z.C.S.), aiming in maximizing the total output energy efficiency produced by the circuit and it operates in open circuit voltages (Voc) from 200 mV to 2 V, with total peak energy efficiency of 91,65% for the 3 V output and 90,6% for the 2 V, respectively. The integrated circuit is designed in Cadence Virtuoso, in 0,35 ��m CMOS technology. All the above functional and performance characteristics have been proved of existence via simulations on the schematic as well as the layout circuit using the sub-program Analog Design Environment (ADE L). With regard to the above basic characteristics of the circuit, the S.I.D.O. characteristic has been chosen in order to prove that the final produced output voltage is not necessarily defined by the design technology of the boost converter. As a tracking technique of M.P.P. (M.P.P. Tracking- M.P.P.T.) the common ���Impedance Matching��� technique has been chosen between the boost converter and the T.E.G., as the most efficient and effective for this case, but especially designed for maximum performance in a wide range of Voc (in this case from 0,2 to 2 V, as mentioned before). The rest function of the circuit is based in sampling the closed circuit voltage (Vcc), which is always very close to M.P.P., as a result of the designed, high performance, M.P.P.T. technique. Every value of the Vcc is matched, using a simple mathematical model, in a specific operating point of the converter, which corresponds in specific conductivity time of the NMOS and PMOS switches, adapted to the output power curve of TEG. As perceived from all the above description, although the circuit is presented as a special purpose, by the fact of its adapted operation in the output power curve of the selected TEG, however, as it has been demonstrated by a specific example in this thesis, with a simple change in some external circuit elements, the whole boost converter circuit can be adapted in operation to a wide range of commercial TEGs.

Keywords

������������������������������ ��������������������, ������������������ ������������������, Energy Harvesting, TEG, �������������� ���������������� ����������, Boost DC-DC converter

  • BIP!
    Impact byBIP!
    citations
    This is an alternative to the "Influence" indicator, which also reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).
    0
    popularity
    This indicator reflects the "current" impact/attention (the "hype") of an article in the research community at large, based on the underlying citation network.
    Average
    influence
    This indicator reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).
    Average
    impulse
    This indicator reflects the initial momentum of an article directly after its publication, based on the underlying citation network.
    Average
Powered by OpenAIRE graph
Found an issue? Give us feedback
citations
This is an alternative to the "Influence" indicator, which also reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).
BIP!Citations provided by BIP!
popularity
This indicator reflects the "current" impact/attention (the "hype") of an article in the research community at large, based on the underlying citation network.
BIP!Popularity provided by BIP!
influence
This indicator reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).
BIP!Influence provided by BIP!
impulse
This indicator reflects the initial momentum of an article directly after its publication, based on the underlying citation network.
BIP!Impulse provided by BIP!
0
Average
Average
Average
Related to Research communities
Energy Research