2017 Fiscal Year Research-status Report
IoT用電磁波エネルギーハーベスティングのための高効率昇圧整流回路の開発研究
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16K06353
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
篠原 真毅 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (10283657)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | レクテナ / ワイヤレス給電 / マイクロ波送電 / 整流回路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では周辺の弱い電磁波から高効率で電気エネルギーを得るための新しいレクテナ(ダイオード整流器付アンテナ)、特に弱い電力でも高効率で所望電圧を発生できるレクテナ整流回路の研究開発を行なう。世界的には弱い電力でも所望の電圧を得ることが出来るCharge Pump整流回路の研究開発が進んでいる。しかし、Charge Pump整流回路は多数のダイオードとキャパシタで構成され、整流と昇圧を同時に行なうために、所望電圧はその回路段数を増やすことで用意に得られるが、損失が段数に比例して大きくなり、高い効率を得ることが出来ない。効率が低いと電力システムとしては不適であるといわざるを得ない。そこで、本研究ではこれまで申請者が研究開発を行なってきたSingle Shunt整流回路とCharge Pump整流回路をマージした新しい整流回路を考案し、その研究を行なっている。
昨年度は、Charge Pump整流回路とSingle Shunt整流回路との比較研究を主に行い、それぞれの回路の特失を明らかにした。今年度はCharge Pump整流回路にF級共振回路を取り付け、Single Shunt整流回路と1段のCharge Pump整流回路をマージした形の新しい整流回路の開発を行った。実験結果として、最適負荷1300 ohmにおいて最高変換効率約71%を実現し、マイクロ波反射率はシミュレーション結果とほぼ一致した。しかし，最適負荷近傍において，実測結果とシミュレーション結果の差がやや異なり、その理由として回路の2つのダイオードから見た線路の特性インピーダンスは異なっていたために、完全な2倍昇圧できなかたためと分析した。これは政策誤差にも起因する問題であるため、今後対処する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究はおおむね順調であるが、当初提案にやや遅れて進展をしている。当初2年間でIoTサンサー用ハーベスティング回路の研究開発を行い、最終年度にシステムとして組み上げる計画であったが、F級共振回路付高調波処理型多段Charge Pump整流回路の開発が遅れている。しかし、その開発のための知見はすでに十分得ており、今後研究目標に対しキャッチアップする予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
3年目は高調波処理型多段charge pump整流回路の開発と高効率化を至急完成させ、さらにハーべスティングを目指した周波数の広帯域化にも取り組む。そして最終的にIoTサンサー用ハーベスティングシステムに関する実験を行い、研究成果をまとめる予定である。
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