FenixEdu™

Dissertação

{pt_PT=Conversor CC-CC elevador de tensão para aplicações de energy harvesting} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=Ao longo das últimas décadas os dispositivos portáteis alimentados com baixa tensão têm vindo a aumentar e, consequentemente, algumas fontes de recolha de energia a partir do ambiente envolvente. Para permitir a aplicação dessas fontes de recolha de energia a dispositivos eletrónicos portáteis, verificou-se a necessidade do uso de conversores CC-CC eficientes. Neste sentido, surge o tema para esta dissertação, na qual se pretende desenvolver um conversor CC-CC elevador de tensão, dedicado a aplicações de recolha de energia. Este conversor deverá ser integrado em tecnologia CMOS de 130nm para operar em alta frequência, tendo como objetivo converter tensões da ordem dos 500mV em 2,4V. O projeto é assistido em ambiente Electronic Design Automation (EDA), recorrendo à ferramenta Cadence Design Environment (CDE) e ao respetivo kit da tecnologia CMOS, sendo validado com simulações em situações extremas, conhecidas como simulação de corners. O circuito é projetado e testado em esquema elétrico, permitindo obter 2,4V com tensões de entrada a partir de 0,4V até 0,6V. Para elaborar a planta em simulador otimiza-se o circuito para a tensão de entrada a 0,5V. A partir da planta é feita a extração do circuito, incluindo assim todos os parâmetros parasitas do processo. O conversor projetado é baseado numa arquitetura híbrida, indutiva e capacitiva, permitindo converter uma tensão de 0,5V para 2,4V, com uma carga de 10KΩ e frequência de 10 MHz, sendo que a área de implementação da planta do circuito é de 303,974mm2., en=In the last few decades, the number of low-voltage portable devices have been increasing and, with them, some energy harvesting sources from the environment. To allow the application of these energy sources to electronic portable devices, the need of Direct Current-Direct Current (DC-DC) converters was perceived. Therefore the topic for this dissertation presents itself, in which is intended the development of a DC-DC boost converter, dedicated to energy harvesting applications. This converter should be integrated in a Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) technology, to operate in high frequency (MHz), and its goal being to convert voltages from 500mV to 2.4V. The project is assisted in Electronic Design Automation environment (EDA), resorting to the Cadence Design Environment tool (CDE) and the respective CMOS technology kit. This is validated by extreme situation simulations, known as corners’ simulation. The circuit is designed and tested in schematic, allowing to get 2.4V with an entrance voltage from 0.4V to 0.6V. To make the layout in the simulator, the circuit is optimized to an entrance voltage of 0.5V. From the layout it’s made a circuit extraction, including all the process parasite parameters. Ultimately, the projected converter is based on a hybrid architecture, inductive and capacitive, allowing to convert a voltage of 0.5V to 2.4V, with a charge of 10 KΩ and a frequency of 10 MHz, being the implementation area of the circuit layout 303,974mm2. }
Keywords: {pt=baixa tensão, CMOS, Conversor CC-CC, elevador de tensão, recolha de energia., en=boost, CMOS, DC-DC converter, energy harvesting, low voltage.}

Discussão: novembro 11, 2016, 14:0