DC-DC Boost Converter using Offset-Controlled Zero Current Sensor for Low Loss Thermoelectric Energy Harvesting Circuit

Abstract

열전 변환 에너지 하베스팅을 위한 저 전력 부스트 컨버터에 사용하는 새로운 Zero Current Sensor (ZCS)를 이 논문에서 제안한다.새로 제안하는 ZCS를 사용하는 Zero Current Switching은 기존 방식인 아날로그 비교기를 사용한 Zero Current Switching방식 보다 파워 측면에서 큰 장점을 보이고 기존의 다른 방식인 딜레이 라인을 이용하는 Zero Current Switching 방식보다 면적에서 큰 장점을 보인다. 새로운 ZCS는 기존의 아날로그 비교기에 고의적으로 offset을 발생시키고 offset의 양을 digital code로 calibration 하여 출력이 나오는 시간을 조절한다. 새로운 ZCS를 이용한 Zero Current Switching은 기존의 아날로그 비교기를 이용한 Zero Current Switching 보다 대략 10배정도 적은 파워를 사용하면서 같은 성능을 보인다. This paper presents a low power boost converter using offset controlled Zero Current Sensor (ZCS) control for thermoelectric energy harvesting.[1] [5] Offset controlled ZCS uses adjustable pre-offset that is controled by 6bit code each connected gate of NMOS for switching. Offset controlled ZCS demonstrates an efficiency that is higher than using analog comparator ZCS and that is smaller area than using delay line ZCS. Experimentally, the offset controlled ZCS system consumes 10 times less power than analog comparator ZCS based system at similar performance.