CMOS RF-DC Rectifier and Power Management Design for Ambient RF Energy Harvesting
연구 내용
주변 RF 에너지를 수집하는 CMOS RF-DC 정류기와 전력관리 회로를 분석·설계하고, 입력 전력 민감도와 충전 시간을 기준으로 최적화하는 연구
동국대학교 변상진 연구실은 ambient RF 에너지를 DC 전력으로 변환하는 CMOS RF-DC 정류기의 입력 전력 민감도와 충전 성능을 함께 개선하는 설계 방법론을 확보하고 있습니다. 정류기 구동 시 과도/정상 상태를 모델링하여 입력 전력 민감도, 패시브 증폭 이득, 충전 시간에 대한 폐형식 해석을 도출하고, 효율 지표를 에너지 변환 관점으로 재정의하여 최적화 기준을 정립합니다. 또한 다수 셀로 스테이징을 확장할 때 발생하는 매칭 네트워크 성능 저하를 ground shielded coupling capacitor, 공정/기생효과를 고려한 셀 선택, duty-cycled 전력관리로 보완하는 차별화를 보유하고 있습니다. 이를 통해 무선 센서 노드 구동에 필요한 RF-수확 기반 전력 공급 토대를 마련합니다.
관련 연구 성과
관련 논문
5편
관련 특허
1건
관련 프로젝트
0건
연구 흐름
초기 연구는 970 MHz 대역에서 108-stage CMOS ambient RFEH의 과도·정상 상태 분석을 수행하고, 입력 전력 민감도 및 충전 시간을 예측하는 해석식을 정리하는 데 집중되었습니다. 이후 2024년에는 570-stage RF-DC 정류기에서 셀 증가로 인한 패시브 증폭 이득 저하 문제를 ground shield plane을 통해 완화하고, -41.8 dBm 수준의 입력 전력 민감도 구현을 목표로 설계를 고도화했습니다. 동시에 threshold-voltage 보정 관점에서 NP-type 셀 적용에 따른 기생효과 저감과 리차징 성능 개선을 검증했습니다. 최근에는 duty-cycled ambient RFEH IC로 확장하여 정류기 전류, PMU 전류, 커패시터 전류, 부하 전류를 포함한 시스템 모델 기반 최적화를 수행하고, 소규모 입력 전력에서 에너지 축적량을 극대화하는 방향으로 진행하고 있습니다.
활용 가능성
활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.
관련 논문
구분
제목
Analysis and Design of a 970-MHz, 108-Stage CMOS Ambient RF Energy Harvester With −36.5-dBm Input Power Sensitivity
Analysis and Design of a 570-Stage CMOS RF-DC Rectifier With Ground Shielded Input Coupling Capacitors
An 884MHz, −41.8dBm Input Power Sensitivity, 570-Stage CMOS RF-DC Rectifier With Ground Shielded Input Coupling Capacitors
On Using nMOS-pMOS-Type Cells in a Threshold-Voltage Compensated CMOS RF-DC Rectifier
Analysis and Design of an 884-MHz Duty-Cycled Ambient RF Energy Harvester IC Capturing 8.7 μJ From –35.2 dBm per 1.6 Hours
관련 특허
구분
제목
무선 센서 노드 및 그 동작 방법