Power management and wideband impedance matching for energy harvesting and transducers
연구 내용
PVDF 및 마찰전기 나노발전기에서 발생하는 저전압·고임피던스 출력을 효율적으로 전력으로 변환하기 위한 전력관리 회로와 임피던스 매칭 기법을 개발하는 연구
PVDF 기반 유체 구동 에너지 하베스터와 마찰전기 나노발전기에서 출력 임피던스와 저주파/저진폭 구동 조건이 전력전달을 제한하는 문제를 회로 설계로 해결합니다. 전압 배가 구조, 임피던스 커플링 기반 전압 부스팅, 고조파를 수집하는 이중 전하 및 comb filtering 회로를 통해 연속 DC 전력과 충전 가능 전력을 확보합니다. 또한 Janus Helmholtz transducer의 듀얼 공진 특성을 고려하여 와이드밴드 전력전달 효율을 높이기 위한 임피던스 매칭 회로를 구성하고, 입력과 부하 전력 요소를 목적함수로 두는 단계적 최적화 설계로 설계 복잡도를 줄입니다. negative impedance converter 기반 연속-단계 매칭까지 확장하여 광대역 구동 조건에서의 능동 전력 전달을 검증합니다.
관련 연구 성과
관련 논문
5편
관련 특허
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관련 프로젝트
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연구 흐름
2022년에는 PVDF 에너지 하베스터에 대해 보일러브리스터 계열의 정류 구조와 임피던스 감소를 목표로 하는 voltage-boosting 회로를 순차적으로 적용합니다. 같은 해에 내부 임피던스가 큰 PVDF 시스템에 대해 impedance-coupled voltage-boosting을 제안하여 전압과 전달 손실 문제를 회로 레벨에서 완화합니다. 2024년에는 저주파 동작의 마찰전기 나노발전기에서 고조파 출력의 전력관리 필요성을 정리하고 double charge 및 comb filtering 기반 DPS로 연속 DC 공급 가능성을 확장합니다. 2025~2026년에는 Janus Helmholtz transducer와 전기-음향 변환기 관점에서 와이드밴드 임피던스 매칭을 다루며, 단계적 최적화와 negative impedance converter를 활용한 설계로 전력전달 효율을 높이는 연구로 발전시킵니다.
활용 가능성
활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.
관련 논문
구분
제목
A Funnel Type PVDF Underwater Energy Harvester with Spiral Structure Mounted on the Harvester Support
DC Power Boosting Circuit for Freestanding‐Sliding Triboelectric Nanogenerators with High Intrinsic Impedance and Multi‐Harmonic Output
Impedance Coupled Voltage Boosting Circuit for Polyvinylidene Fluoride Based Energy Harvester
Compact Impedance Matching Circuit for Wideband Power Transfer in Janus Helmholtz Transducers
Sequential Matching Circuit Design Using Negative Impedance Converters for Wideband Power Transfer