CMOS-integrierte Wandlerschaltung zur optimierten Leistungsentnahme aus Piezogeneratoren

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In diesem Beitrag wird eine energieautarke, in CMOS-Technologie integrierte Wandlerschaltung (IWS) für Piezogeneratoren (PGs) präsentiert. Mittels PGs können niederfrequente Vibrationen aus der Umgebung in elektrische Energie umgewandelt werden (Energy Harvesting). Durch die Verwendung einer externen Spule, die als Zwischenspeicher fungiert, wird die dem PG entnommene und einem Speicherkondensator zugeführte Energie optimiert. Dank des niedrigen Leistungsverbrauchs von 4.7 myW kann die IWS komplett durch den Speicherkondensator versorgt werden. Eine Bypass- Schaltung lädt den Kondensator passiv auf, bis eine Mindestspannung von ca. 1.3 V erreicht ist. Durch den Einsatz spezieller Hochvolt-Transistoren verträgt die IWS PG-Spannungsamplituden bis 18 V. Simulationen haben bei PG-Amplituden ab 6 V Wirkungsgrade zwischen 80 % und 90 % ergeben.