Energy Harvesting Ein Wandler-IC für drei Harvester-Techniken

Schaltregler-IC für Energy-Harvesting-Applikationen für Eingangsspannungen von 20 mV bis 5 V.
Schaltregler-IC für Energy-Harvesting-Applikationen verarbeitet Eingangsspannungen von 20 mV bis 5 V.

Forscher am amerikanischen MIT haben ein CMOS-Wandler-IC entwickelt, das die von einer Solarzelle, einem Thermogenerator oder einem Piezogenerator erzeugte elektrische Energie auf übliches Betriebsspannungsniveau wandeln kann.

Die verschiedenen für Energy Harvesting angebotenen Generatoren – Solarzelle, Thermogenerator und Piezogenerator - geben ihre Energie mit sehr unterschiedlichem Potential ab: 0,2 V bis 0,7 V bei Kleinleistungs-Solarzellen, 0,02 V bis 0,15 V bei Thermogeneratoren und bis zu 5 V bei Piezogeneratoren. Bisher musste deshalb ein exakt auf den Spannungsbereich des Generators zugeschnittener Wandler entwickelt werden. Ein wechseln des Generatorprinzips in einer energieautarken Applikation war somit nur mit großem Aufwand möglich.

Prof. Anantha Chandrakasan am Massechusetts Insitute of Technology (MIT) hat nun ein Wandler-IC (CMOS, 0,35 µm) entwickelt, das mit Eingangsspannungen von 20 mV bis 5 V arbeiten kann. Es ist als Multi-Eingang/Mult-Ausgang-Schaltermatrix für den Anschluss an drei Energy Harvester ausgelegt. Und es kann jeden angeschlossenen Energy Harvester im Punkt maximaler Leistung (MPP) betreiben. Für den Wandler wird  nur eine Speicherdrossel benötigt. Prof. Chandrakasan gibt den maximalen Wandler-Wirkungsgrad für das IC mit 83 % (PV-Zelle), 58 % (Thermogenerator) und 79 % (Piezogenerator) an.