Dissertação
{pt_PT=Conversor DC-DC elevador de tensão para geradores termoelétricos de muito-baixa potência} {} EVALUATED
{pt=Os circuitos de muito-baixa potência portáteis são tipicamente alimentados por uma bateria. Estas são volumosas e têm uma vida útil limitada. Desta forma existe a necessidade de se estudar uma alternativa para a substituição de baterias, por fontes de energy harvesting de baixo custo. Estas fontes poderão ser usadas em aplicações para alimentar circuitos capazes de monitorizar, por exemplo, as atividades do corpo humano, ou um sensor remoto. O principal objetivo desta dissertação é dimensionar um Conversor DC-DC elevador de tensão, que seja alimentado por um gerador termoelétrico. Pretende-se elevar a tensão de algumas centenas de milivolt a uma tensão de saída regulada de 1,2 V. Após a análise teórica e a simulação do conversor são testadas experimentalmente várias possibilidades para o dimensionamento do conversor e comparadas entre si. De forma a ser um sistema autónomo, houve ainda a necessidade de ser projetado um oscilador de Colpitts com a frequência de comutação da ordem do MHz. Foi introduzido no circuito um supercondensador, para um melhor funcionamento do TEG como fonte de alimentação. Finalmente, com a incorporação do regulador de tensão e a concretização experimental do protótipo final foi possível observar uma tensão regulada na saída de 1,2 V., en=Autonomous and portable electronic circuits are typically powered by a battery. These batteries are bulky and have a limited life span. Thus, there is a need to study an alternative to replace batteries with low-cost energy harvesting sources. These sources are capable of powering several applications like portable and wearable electronics and remote sensors. This dissertation's main objective is to design and prototype a DC-DC converter to step-up the low voltage of a small low-power thermoelectric generator, with input voltages of hundreds of mV, to attain a regulated output voltage of 1.2V. After the theoretical analysis and simulation of the converter, several possibilities for sizing the converter are experimentally tested and compared with each other, to be implemented only with components off-the-shelf (COTS). In order to be a standalone system, it was also necessary to design an oscillator to drive the MOSFET with a switching frequency of a few MHz. We introduced a supercapacitor in the circuit to better function the TEG as a power supply. Finally, with the inclusion of a Low-dropout regulator and the experimental validation of the final prototype, it was possible to observe a regulated voltage at the output of 1.2 V.}
novembro 24, 2021, 15:30
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
ORIENTADOR
João Manuel Torres Caldinhas Simões Vaz
Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)
Professor Auxiliar
