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2021 年度 実績報告書

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

研究課題

研究課題/領域番号 19K11875
研究機関大阪大学

研究代表者

廣瀬 哲也  大阪大学, 工学研究科, 教授 (70396315)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード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
研究実績の概要

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.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [学会発表] Sub-50-mV Charge Pump and its Driver for Extremely Low-Voltage Thermal Energy Harvesting2022

    • 著者名/発表者名
      H. Sebe, D. Kanemoto and T. Hirose
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Circuits and Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] 振動エネルギーハーベスティングに向けたバイアスフリップ整流回路の設計2022

    • 著者名/発表者名
      谷上 輝來,瀬部 光,兼本 大輔,廣瀬 哲也
    • 学会等名
      LSIとシステムのワークショップ2022
  • [学会発表] 低電圧CMOS発振回路のデジタル制御技術の検討2022

    • 著者名/発表者名
      水田 拓海,池田 隆希,瀬部 光,兼本 大輔,廣瀬 哲也
    • 学会等名
      LSIとシステムのワークショップ2022
  • [学会発表] サブスレッショルド領域動作MOSFETを利用した極低消費電力温度センサ回路2022

    • 著者名/発表者名
      糸田川 佳克,渥美 光真,瀬部 光,兼本 大輔,廣瀬 哲也
    • 学会等名
      LSIとシステムのワークショップ2022
  • [学会発表] 超低消費電力で動作するオンチップ電圧検知回路の設計2021

    • 著者名/発表者名
      笹谷 昌平,中野 太地,瀬部 光,毎田 修,兼本 大輔,廣瀬 哲也
    • 学会等名
      LSIとシステムのワークショップ2021
  • [学会発表] 微小温度差発電のための極低電圧昇圧コンバータ用ドライバ回路2021

    • 著者名/発表者名
      三原 柊平,瀬部 光,毎田 修,兼本 大輔,廣瀬 哲也
    • 学会等名
      LSIとシステムのワークショップ2021
  • [学会発表] 高精度参照電流源回路を不要とする品質劣化モニタセンサLSI2021

    • 著者名/発表者名
      渥美 光真,瀬部 光,中野 太地,池田 隆希,毎田 修,兼本 大輔,廣瀬 哲也
    • 学会等名
      LSIとシステムのワークショップ2021
  • [備考] 大阪大学 大学院工学研究科 電気電子情報通信工学専攻 廣瀬研究室

    • URL

      http://ssc.eei.eng.osaka-u.ac.jp/

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公開日: 2022-12-28  

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