طراحی یک مبدل ولتاژ DC-DC خازنی تمام مجتمع ولتاژ پایین و پربازده به منظور برداشت انرژی محیطی

در این مقاله طراحی، شبیه سازی و تحلیل یک مدار مبدل ولتاژ DC-DC افزاینده خازنی مجتمع ولتاژ پایین ارائه شده است. از این مدار می توان برای افزایش سطح ولتاژ مولدهای الکتریکی مینیاتوری که ولتاژ پایینی دارند، مانند ژنراتورهای ترموالکتریک، سلول های خورشیدی و پیزوالکتریک کوچک استفاده نمود. این مبدل کاملا مجتمع و بی نیاز از عناصر خارجی بوده و قابلیت کارکرد با ولتاژهای بسیار پایین ورودی در حد 200 میلی ولت را داراست و ولتاژ خروجی را به 1 ولت می رساند. برای دسترسی به ولتاژهای پایین ورودی، از تکنیک بایاس بدنه با ساختار خاصی به منظور کاهش حداقل ولتاژ ورودی استفاده شده است. چگالی توان خروجی مبدل 50 میکرووات بر میلی متر مربع می باشد. در ساختار این مبدل از یک چندبرابرکننده زوج متقابل 5 طبقه با بازده 76% استفاده شده و همچنین حداکثر بازده کلی مبدل به ازای جریان بار 6 میکروآمپر به 52% می رسد. مبدل در تکنولوژی 90 نانومتر و با مساحت تراشه تقریبی 2/0 میلی متر مربع طراحی شده است.