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IP명 Buck-boost dc-dc converter using two step recharging for small capacity battery in internet-of-things application
Category Analog Application Energy harvesting
실설계면적 5㎛ X 5㎛ 공급 전압 5V
IP유형 Hard IP 동작속도 1MHz
검증단계 Silicon 참여공정 HM-1902
IP개요 박막 배터리와 같은 소용량 배터리는 작은 폼팩터를 가지는 극소형 센서 노드에 실용적으로 적용될 수 있다는 장점이 있는 반면, 큰 순시전력을 필요로하는 구간에서는 박막 충전지의 터미널 전압 감소를 유발하며 배터리 손상을 유발함. 이 현상은 배터리의 동작 온도에 따라 더욱 심화되며 그림 18와 같이 온도가 낮아질수록 배터리 내부저항이 증가함을 확인할 수 있음. -20℃~60℃의 동작 온도에서 배터리의 내부저항은 3kΩ~20Ω 정도로 변함.
이러한 온도에 따른 배터리 터미널 전압 감소를 없애기 위해선 그림 19. (a)와 같이 많은 수의 버퍼 커패시터 (CIN)가 필수불가결함. 그러나, 사용된 버퍼 커패시터의 크기에 따라 컷-오프 전압 이하로의 배터리 터미널 전압 감소를 막을 수 있는 부하 전류의 양과 시간이 제한됨. 이를 확인하기 위해 그림 19. (b)와 같이 시뮬레이션 환경을 구성하여 버퍼 커패시터의 크기에 따른 터미널 전압 감소시간의 변화를 확인함. 버퍼 커패시터의 크기가 크면 클수록 배터리의 컷-오프 전압 이상의 전압을 유지하며 큰 부하를 구동할 수 있는 시간이 늘어날 수 있음을 확인할 수 있음. 부하 전류의 크기에 상관없이 배터리를 보호할 수 있는 별도의 기술을 제안하여 버퍼 커패시터의 크기와 무관하게 배터리의 컷-오프 전압이하로의 터미널 전압 감소를 막을 수 있도록 하는 것이 본 연구의 목표임.
- 레이아웃 사진 -