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Title: Circuito de condicionamento de energia aplicado a sistemas de colheita de energia por radiofrequência.
Other Titles: Power conditioning circuit applied to radio frequency energy harvesting systems.
???metadata.dc.creator???: MORAES JÚNIOR, Tarcísio Oliveira de.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: FREIRE, Raimundo Carlos Silvério.
???metadata.dc.contributor.advisor2???: SOUZA, Cleonilson Protásio de.
???metadata.dc.contributor.referee1???: FONTGALLAND, Glauco.
???metadata.dc.contributor.referee2???: FERREIRA, Tarso Vilela.
???metadata.dc.contributor.referee3???: CATUNDA, Sebastian Yuri Cavalcanti.
???metadata.dc.contributor.referee4???: LIMA, Robson Nunes de.
Keywords: Circuito de condicionamento de energia;Condicionamento de energia;Colheita de energia - radiofrequência;Circuito de condicionamento de alta eficiência;Sistemas de colheita de energia;Eficiência de conversão de energia;Conversor CC/CC;power conditioning circuit;Power conditioning;Energy harvesting - radio frequency;High efficiency conditioning circuit;Energy harvesting systems;Energy Conversion Efficiency;CC/CC Converter
Issue Date: 14-Aug-2017
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: MORAES JÚNIOR, Tarcísio Oliveira de. Circuito de condicionamento de energia aplicado a sistemas de colheita de energia por radiofrequência. 2017. 114f. (Tese de Doutorado) Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2017. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/19986
???metadata.dc.description.resumo???: Com o avanço da tecnologia, a redução do consumo de energia de circuitos microeletrônicos tem sido possibilitada, viabilizando a utilização de colheita de energia para alimentação de dispositivos eletrônicos. Desse modo, surgiu a necessidade de se desenvolver circuitos de condicionamento, que pudessem gerenciar níveis de tensão provenientes de captadores de energia, no intuito de alimentar adequadamente dispositivos eletrônicos. Portanto, propõe-se nesse trabalho, um circuito de condicionamento de alta eficiência aplicado a um sistema de colheita de energia por radiofrequência, capaz de condicionar sinais de tensão e alimentar dispositivos eletrônicos de baixo consumo. Para alcançar o objetivo proposto foi desenvolvido um circuito de condicionamento de energia composto por um retificador CMOS de onda completa, um conversor CC/CC, um circuito oscilador e um regulador de tensão. O circuito retificador tem uma topologia inovadora utilizando um circuito de polarização de substrato para redução de correntes de fuga. Nesse circuito foi possível obter 6% a mais de eficiência em comparação aos melhores resultados de retificadores até o momento publicados. O circuito de condicionamento proposto possui um circuito capaz de fornecer um valor fixo de tensão que alimenta o circuito oscilador que, por sua vez, gera sinais de clock para o controle de chaveamento do conversor CC/CC híbrido indutivo capacitivo. Todo o circuito de condicionamento desenvolvido opera sem necessitar de fonte de alimentação externa, se distinguindo de trabalhos publicados recentemente. O circuito de condicionamento foi analisado e projetado utilizando o software Virtuoso/Cadence e enviado para a fabricação com tecnologia CMOS de 130 nm. O circuito de condicionamento proposto foi capaz de gerar -19,09 dBm, com uma eficiência total de 14,5%, e com tensão de saída de 3,3 V, sendo a potência e tensão de entrada de -10,7 dBm e 600 mV, respectivamente. Os resultados experimentais e de simulação foram comparados com outros trabalhos.
Abstract: The microelectronic technology advancements have been making possible the reduction of power consumption allowing the development of energy harvesting systems to low-power electronic devices. In this context, low-power conditioning circuits have been needed to regulate and manage the output voltage levels from an energy harvester in order to power those devices correctly. In this work, it is proposed a high-efficiency power conditioning circuit applied to Radio-Frequency energy harvester capable to carry out adequate power conditioning to supply regulated output voltage to an electronic device. In this way, a full-wave CMOS rectifier, a DC/DC converter, an oscillator circuit and a voltage regulator were developed where a novel topology of the rectifier circuit based on a bulk-biasing control circuit that reduces leakage currents through its transistors was proposed and, as a result, it shows to be possible to achieve 6% more efficiency as compared to the best results of rectifiers described in the scientific literature. The capacitive inductive hybrid DC/DC converter is clocked by the oscillator circuit powered by the power conditioning circuit itself. In fact, the whole proposed power conditioning circuit does not require any external power supply for its operation, unlike some ones described in recent published papers. The power conditioning circuit was designed using the Virtuoso/Cadence software and was shipped for manufacturing with a 130 nm CMOS technology. The proposed conditioning circuit is capable of supplying -19,09 dBm, with 14.5% of efficiency and 3.3 V of output voltage, when the received power and input voltage are -10.7 dBm and 600 mV, respectively. In addition, the experimental and simulation results were compared with other studies.
Keywords: Circuito de condicionamento de energia
Condicionamento de energia
Colheita de energia - radiofrequência
Circuito de condicionamento de alta eficiência
Sistemas de colheita de energia
Eficiência de conversão de energia
Conversor CC/CC
power conditioning circuit
Power conditioning
Energy harvesting - radio frequency
High efficiency conditioning circuit
Energy harvesting systems
Energy Conversion Efficiency
CC/CC Converter
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Elétrica.
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/19986
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Elétrica.

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