一种面向热电能量收集的双触发自适应周期SIMO降压升压变换器及其混合零电流检测器

《IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers》：A Dual-Triggered Adaptive-Cycle SIMO Buck-Boost Converter With Hybrid Zero-Current Detector for Thermoelectric Energy Harvesting

　　摘要：本文提出了一种面向热电能量采集的带双触发自适应周期（DTAC）控制的降压-升压变换器。所提出的DTAC控制根据输入和输出节点的能源条件动态确定开关周期，同时根据输入能源条件自适应地调整导通时间，以将能量提取点维持在最大功率点附近。该变换器基于单电感多输出（SIMO）架构，借助储能电容 $C_{STO}$ 调节两个输出电压，该电容在放电阶段恢复残余电感能量。此外，设计了一种低功耗混合零电流检测器（H-ZCD），以准确检测电感的零电流点。该变换器采用180 nm CMOS工艺制造，有效面积为0.701 mm2。测量结果表明，该变换器的输入电压范围为0.1–0.5 V，负载功率范围为0.01–6.6 mW。其峰值转换效率达到85.3%，同时，$C_{STO}$ 的使用使输出电压纹波降低最多达40%。所实现的H-ZCD仅消耗800 nW功耗。