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Tesi etd-12252016-103034


Thesis type
Tesi di dottorato di ricerca
Author
INTASCHI, LUCA
URN
etd-12252016-103034
Title
Design of fully integrated switched-capacitor step-up converters for energy harvesting applications
Settore scientifico disciplinare
ING-INF/01
Corso di studi
INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE
Commissione
tutor Prof. Iannaccone, Giuseppe
tutor Prof. Bruschi, Paolo
tutor Ing. Dalena, Francesco
Parole chiave
  • Energy Harvesting
  • Step Up converter
  • Fully integrated
  • Switched Capacitor
  • Converter
  • Power converter
  • DC DC Converter
Data inizio appello
21/01/2017;
Consultabilità
parziale
Data di rilascio
21/01/2020
Riassunto analitico
Lo scopo di questa tesi di dottorato è lo studio dei circuiti di conversione DC-DC step-up e la progettazione di un convertitore per applicazioni di micro-energy harvesting. Questa tesi è concentrata sulle soluzioni a condensatori commutati, per la loro facilità di integrazione che implica un minore ingombro e di conseguenza costi minori. Per i convertitori DC-DC a condensatori commutati, abbiamo sviluppato un modello che consente di valutare l’efficienza di conversione di diverse soluzioni circuitali.<br>In questa tesi presentiamo un convertitore step-up DC-DC a condensatori commutati, totalmente integrato che lavora con basse tensioni di ingresso, per applicazioni di micro-energy harvesting. La soluzione proposta presenta sia un rapporto di conversione alto e una corrispondente efficienza elevata. Il circuito è stato implementato con un processo CMOS a 55-nm della TSMC. Le misure dimostrano che il circuito può funziona con una tensione di ingresso di soli 220 mV, fornendo in uscita una tensione di 1.9 V ed una potenza di 10.45 μW con una efficienza del 37.4%. Il confronto con altri lavori disponibili in letteratura su convertitori step-up per applicazioni di energy harvesting nel range di potenze del μW dimostra che il convertitore proposto presenta il rapporto di conversione più alto con tensioni di ingresso inferiori ai 250 mV. Il convertitore è stato testato anche con un generatore termoelettrico disponibile in commercio e con un ricetrasmettitore beacon Bluetooth Low Energy. Il risultato del test ha dimostrato che il convertitore riesce ad alimentare in maniera continua il beacon con soli 3.5°C di differenza di temperatura tra il piatto caldo e freddo del generatore termoelettrico.
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