This thesis describes the design of an ultra-low power CMOS temperature sensor IC with wake-up function intended for temperature sensing in building management system (BMS). The temperature sensor used in building management system (BMS) should provide an ultra-low power consumption because of their limited power available. To meet the condition, the proposed temperature sensor operates in asynchronous manner. The sensor with two-point calibration achieves a simulated inaccuracy of +2.34°C /-1.95°C and also shows excellent linearity over the temperature range from 0°C to 100°C. Most of all, the sensor with wake-up cell only dissipates the power below 1μW at the frequency of temperature variation under 1kHz. Especially, the simulated power consumption is only 228nW at the frequency of temperature variation of 6.9 Hz.
In our daily life, especially in buildings, indoor temperature is almost always constant and the abrupt change of temperature is hardly probable. Therefore, the proposed sensor works to consume its minimum power of 228nW. In virtue of the asynchronous operation, the temperature sensors used in BMS applications dissipate their minimum power in most cases, but also immediately respond to a sudden variation of temperature.
본 논문은 빌딩 자동화 시스템 온도 측정에 쓰이는 초저전력에서 동작하는 비동기식CMOS 온도센서에 관해 서술하고 있다. 빌딩 자동화 시스템에 쓰이는 온도센서는 센서 자체의 제한된 유효 전력 때문에 초저전력에서 동작해야만 한다. 이런 조건을 만족시키기 위해서 제안한 온도센서는 비동기식으로 동작한다. 2포인트 검교정을 거친 온도센서는 시뮬레이션 상에서 +2.34°C/-1.95°C의 온도 부정확성을 보여주고, 0°C부터 100°C까지 탁월한 선형성을 보여준다. 무엇보다도 각성(wake-up) 기능을 가진 온도센서는 1kHz 미만의 속도로 온도가 변할 때 1μW이하의 전력을 소모한다. 특히, 6.9Hz의 속도로 온도가 변할 때 제안한 온도센서의 시뮬레이션상 전력소비는 228nW에 불과하다.
건물 안과 같은 일상 생활 환경에서 실내 온도는 거의 일정하고, 갑작스런 온도 변화가 일어날 가능성은 극히 드물다. 그러므로 제안한 온도센서는 센서의 최소 소모전력인 228nW를 소모하면서 동작한다. 센서의 비동기식 동작 덕분에 빌딩 자동화 시스템에 쓰이는 온도센서는 대부분의 경우 센서의 최소 소모전력에서 동작하면서 온도의 갑작스러운 변화에도 즉각적으로 반응할 수 있다.
