Σχεδίαση μετατροπέα συνεχούς τάσης (DC/DC) για εφαρμογές συγκομιδής ενέργειας από το περιβάλλον:
Creators: name: Μάνταρα, Χαρίκλεια Κυριάκου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2012
Subjects: Ηλεκτρονική Φυσική
Ραδιοηλεκτρολογία
DC-DC μετατροπείς
Electronic Physics
Radioelectrology
DC-DC converters
1. Electronic Physics
2. Radioelectrology
3. DC-DC converters

description: Η παρούσα εργασία έχει σαν τελικό της στόχο τη σχεδίαση ενός DC-DC μετατροπέα ο οποίος πρόκειται να χρησιμοποιηθεί σε ασύρματη διάταξη αυτόνομου αισθητήρα. Ο εν λόγω DC-DC μετατροπέας θα παρεμβάλλεται μεταξύ εξόδου ενός ενεργού ανορθωτή και μεταξύ μιας επαναφορτιζόμενης μπαταρίας (ή ενός πυκνωτή). Σκοπός του DC-DC μετατροπέα θα είναι να παίρνει DC τιμές τάσης από $2-4.2V$ και να δίνει σταθερά στην έξοδό του 3.5V με απώλειες &lt;80%. Για το σκοπό αυτό γίνεται μια αναλυτική θεωρητική μελέτη γύρω από τους DC-DC μετατροπείς προκειμένου να επιλεχθεί η καταλληλότερη τοπολογία. Κρίνεται τελικά βέλτιστη η SEPIC τοπολογία, η οποία θα αναλυθεί πλέον σε πρακτικό επίπεδο προκειμένου αφενός να υπολογιστούν τα παθητικά στοιχεία της διάταξης που θα συνδεθούν εξωτερικά και αφετέρου να σχεδιαστούν και τα blocks που θα επιτελέσουν την PWM οδήγηση των διακοπτών. To PWM σήμα θα διαμορφώνεται με μια μορφή εσωτερικής ανάδρασης ως εξής: Ένας ενισχυτής σφάλματος θα παίρνει "πληροφορία" για την τιμή της εξόδου και θα ενισχύει τη διαφορά από την επιθυμητή τιμή. Στη συνέχεια αυτή η διαφορά θα εισέρχεται σε έναν συγκριτή μεγάλου κέρδους ο οποίος θα αναλάβει να παρέχει κατάλληλους PWM παλμούς στους διακόπτες, ανάλογα με την τάση εξόδου του κυκλώματος προκειμένου η τελευταία να μην παρεκκλίνει από την επιθυμητή τιμή. Με τον τρόπο αυτό οι διακόπτες θα ανοιγοκλείνουν καταλλήλως, ούτως ώστε στην έξοδο να λαμβάνεται πάντα η τιμή των 3.5V, ανεξαρτήτως από τις όποιες μεταβολές στο φορτίο ή στην τάση εισόδου. Η διάταξη προς υλοποίηση λειτουργεί στο 1MHz και παρέχει τελικά απόδοση μέχρι και 86.89% για Vin=2.294V και Iout=350uA. Η σχεδίαση των ολοκληρώσιμων blocks (ενισχυτής σφάλματος και συγκριτής) καθώς και των διακοπτών έγιναν στην πλατφόρμα Cadence με χρήση της τεχνολογίας 0.35μm CMOS C35 της austriamicrosystems.
description: The current project aims at the design of a DC-DC converter which will be used in a wireless self-powered sensor system. The specific DC-DC converter will be placed between the output of an active rectifier and a rechargeable battery (or capacitor). DC-DC converter's purpose will be to receive DC voltages with a value of 2-4.2V as an input and to deliver constantly as an output a DC voltage of 3.5V with losses less than 80%. In order to choose the best DC-DC topology according to our specifications, a detailed theoretical study concerning the DC-DC converters takes place initially. Eventually, the SEPIC converter is chosen, as the best topology to meet our needs. This topology will be further analyzed in a more practical level, in order to calculate all the passive discrete components and also to design the blocks that will drive the switches with a PWM signal. The PWM signal will be delivered under the use of an internal loop: An error amplifier will receive the "output information" and will amplify the corresponding difference from the desired value. Afterwards this amplified difference will drive a comparator of great gain. This comparator will moreover drive the switches with the corresponding PWM signal in such a way that the output will not deviate from the desired value. Furthermore, the switches will be turned on and off accordingly, so that the output will always deliver a voltage of 3.5V, regardless of the changes in the load's value or the input voltage.