2021 Fiscal Year Annual Research Report
超小型IoTデバイスに向けたナノワット・エネルギー・ハーベスティング技術の開拓
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19K11875
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
廣瀬 哲也 大阪大学, 工学研究科, 教授 (70396315)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 超低消費電力集積回路 / パワーマネジメント / 極低電圧回路技術 / サイバーフィジカルシステム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，次世代サイバーフィジカルシステムのキーコンポーネントとなる超低消費電力パワーマネジメント技術基盤の創出に向けた基礎検討を行った．
パワーマネジメントシステムの高効率化・極低電圧化技術に関し，スイッチトキャパシタ型昇圧コンバータに，これまでに構築した極低電圧回路技術を適用し，回路評価を行った．極低電圧発振器，ドライバ回路，そしてスイッチトキャパシタ型昇圧回路を構成し，オンチップパワーマネジメントシステムの設計を行った．シミュレーション評価により，100mV入力に対して702.5mVの出力電圧を，45mV入力に対して295.1mVの出力電圧を得た．また，41mV以上の入力で6倍を超える昇圧を実現できる結果を得た．
微弱な環境エネルギーの高効率な昇圧制御を行うため，デジタル技術に基づく入力型／出力側MPPT（Maximum Power Point Tracking）制御技術を構築し，その動作を確認した．MPPT制御方式に逐次比較アルゴリズムを採用し，環境エネルギー利用システム向けのMPPT技術の設計を行った．シミュレーション評価により，適切な動作点でハーベスタを動作させることができることを確認した．
また，センサ応用アプリケーションの実現に向け，超低消費電力で動作するオンチップ温度センサの検討を行った．温度に比例する周波数生成に成功し，また0.5uWの低消費電力で動作することを確認した．さらに，時間計測を担うオンチップRTC（Real time clock）の動作を確認した．
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