This thesis presents a Colpitts oscillator based self-starting boost converter for thermoelectric energy harvesting. An enhanced swing Colpitts oscillator with a 10-stage voltage multiplier is adopted as a startup circuit so that the minimum startup voltage of 40 mV is achieved. As a main converter, a zero-current-switching (ZCS) boost converter with a deadtime controller achieves the maximum end-to-end efficiency of 75%. The inductor used in the Colpitts oscillator is reused in the main boost converter to minimize the use of the inductor. Implemented in a 65-nm CMOS process, the proposed converter that requires only two external inductors provides a regulated output voltage of 1.1 V from a TEG with internal resistance of 2.2 Ω over the input range of 40 to 200 mV.
본 논문에서는 열전 에너지 하베스팅을 위한 콜피츠(Colpitts) 발진기 기반 자체 시동이 가능한 부스트 컨버터를 제안한다. 시동 회로에는 10단 승압기와 함께 향상된 스윙을 갖는 콜피츠 발진기가 사용되어 40mV의 최소 시동 전압이 달성되었다. 메인이 되는 컨버터로서 데드 타임 컨트롤러가 내장된 영전류 스위칭(zero-current-switching, ZCS) 부스트 컨버터는 75%의 최대 end-to-end 효율을 달성하였다. 콜피츠 발진기에 사용되는 인덕터는 메인이 되는 부스트 컨버터에 재사용되어 인덕터의 사용을 최소화하였다. 65nm CMOS 공정으로 구현한, 이 컨버터는 오직 두 개의 외부 인덕터만을 사용하며, 40 ~ 200mV의 입력 범위에서 2.2Ω의 내부 저항을 갖는 열전에너지 발생기(Thermoelectric energy generator, TEG)로부터 1.1V의 안정화 된(regulated) 출력 전압을 제공한다.
