مبدل افزاینده ولتاژ سوئیچ خازنی تمام مجتمع اینترلیو دو سلولی برای کاربرد سیستم‌های بدون باتری کاشت پزشکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه برق، دانشکده برق و کامپیوتر، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 گروه برق، دانشکده برق و کامپیوتر، دانشگاه آزاد اسلامی واحد بوشهر، بوشهر، ایران

3 هیات علمی دانشگاه علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی

چکیده

یک مبدل افزاینده ولتاژ سوئیچ خازنی تمام مجتمع ولتاژ پایین خود راه‌انداز بدون باتری پیشنهاد شده است که بتواند تحت ولتاژ زیر آستانه عمل کند. برای این منظور یک پمپ بار دوشاخه با ساختار مداری دو برابر کننده ولتاژ زوج متقاطع طراحی شده است. برای عملکرد مناسب، مدار مولد کلاک ناهمفاز طراحی شده که بتواند با همان ولتاژ تغذیه مدار کار کند. تکنیک بایاس بدنه به ترانزیستورهای مدار اعمال شده است تا مدار بتواند تحت ولتاژهای زیر آستانه عمل کند. تکنیک رگولاسیون اینترلیو پیشنهادی به بهبود ریپل ولتاژ و جریان خروجی مدار و همچنین رگولاسیون بار و پاسخ گذرای مدار کمک می‌کند. مدار پمپ بار اینترلیو دو سلولی چهار طبقه ارائه شده تحت ولتاژ تغذیه 300 و 400 میلی ولت، ولتاژ خروجی 1.43 و 1.95 ولت را به‌ترتیب با بازده پمپینگ 96.3% و 97.2% و بازده توان پمپ بار 93.3% و 95.1% ارائه می‌دهد. نتایج پس از جانمایی مدار در تکنولوژی 0.18 میکرومتر CMOS و فرکانس سوئیچینگ 20 مگاهرتز زمان صعود 24 میکرو ثانیه و ریپل خروجی 0.24% را تحت خازن بار 1 پیکو‌فاراد نشان می‌دهد. سطح تراشه‌ای مدار پیشنهادی 0.012 میلی متر مربع است، در حالی‌که پمپ بار 21.4 نانو وات توان مصرف می‌کند

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Fully-Integrated Two-Cell Interleaved Switched-Capacitor Step-up Voltage Converter For Battery-less Implantable Systems

نویسندگان [English]

  • تربیت مدرس جان نثاری 1
  • najmeh cheraghi shirazi 2
  • Pooya Torkzadeh 3
1 Dept. of Electrical and Computer Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
2 Dept. of Electrical and Computer Engineering, Bushehr Branch, Islamic Azad University, Bushehr, Iran
3 Faculty of Science and technology , Islamic Azad University
چکیده [English]

A fully-integrated self-start-up low-voltage battery-less switched-capacitor step-up voltage converter is proposed that can operate in sub-threshold voltages. For this purpose, a two-branch charge pump is designed with cross-coupled voltage doubler structure. For proper operation, an anti-phase clock generator circuit is designed to operate at the same supply voltage. Body biasing technique is applied to the MOSFET transistors so that the circuit can operate in sub-threshold voltages. The proposed interleaved regulation technique improve the output voltage and current ripple, as well as the load regulation and transient response. The four-stage two-cell interleave charge pump circuit provide the output voltage of 1.43 and 1.95V under 300 and 400mV supply voltage with the pumping efficiency of 96.3% and 97.2%, and CP power efficiency of 93.3% and 95.1%, respectively. Post-layout simulation in 0.18µm CMOS technology shows a 24µs ramp-up time and 0.24% output voltage ripple at 20MHz switching frequency and 1pF load capacitance. The chip area of the proposed circuit is 0.012mm2 while the CP consuming only 21.4nW.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Energy Harvesting
  • Interleaved Technique
  • Body Biasing
  • Switched-Capacitor Charge Pump
  • Self-Start-up

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 28 فروردین 1398
  • تاریخ بازنگری: 12 اردیبهشت 1399
  • تاریخ پذیرش: 16 شهریور 1399
  • تاریخ اولین انتشار: 01 مهر 1399

اشتراک گذاری

ارجاع به این مقاله

آمار