基于标准cmos工艺太阳能电池微电源管理系统

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1、第26卷第4期传感技术学报Vo1．26N0．42013年4月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSApr．2013AMicroPowerStorageManagementSystemforCMOSCompatibleIntegratedMicroSolarCellHANDan，ZHANGShilin，MAOLuhong，XIESheng(SchoolofElectronicandInformationEngineering，TianjinUniversity，Tian300072，Chin

2、a)Abstract：AmicropowermanagementsystembasedonCMOSmicrosolarcellispresented．Theproposedsystemissuitablefordiscrete—timeregimeapplicationsthatrequirepowersupplyperiodicallyforshorttimeslots，suchassensornetworknodesandtheUHFRFIDtag．Thepowermanagementsystemincludesac

3、hargepump，acontrolcircuit，astoragecapacitorandalinearvoltageregulator．Thecontrolcircuitisacompletelynewdesignandthequiescentdissipationapproximatestozero．ThecircuitisimplementedinUMC0．18mCMOStechnology．Whentheoutputcurrentis30txAandthestoragecapacitoris1F，theload

4、canbepoweredover20msduringacycle．Theoutputvohageis1．8Vandthecurrentconsumptionofthesystemislessthan1．5A．Keywords：micropowermanagement；CMOS；on-chipintegration；microsolarcellEEACC：1205：1210doi：10．3969／j．issn．1004—1699．2013．04．028基于标准CMOS工艺太阳能电池的微电源管理系统米韩聃，张世林，毛陆虹，谢

5、生(天津大学电子信息工程学院，天津300072)摘要：基于CMOS太阳能电池设计了一款微电源管理系统。此电源管理系统适用于传感器网络节点和半有源电子标签之类的需要周期性短时间供电的电路。电源管理系统中包含一个电荷泵，一个片外储能电容，控制电路和一个线性稳压器。控制电路采用一种全新的结构，静态功耗基本为零。采用UMC0．18mCMOS工艺，当输出电流为30A，储能电容为1txF时，一个周期可达到大于20ms的供电时间，输出电压1．8V，电源管理系统的静态电流小于1．5A。关键词：微电源管理；CMOS；片上集成；太阳能电池中

6、图分类号：TN432文献标识码：A文章编号：1004—1699(2013)04—0590—05CMOS太阳能电池的应用已有广泛的研究，与于N阱／P衬底寄生结在光照下产生的反向电流损常规的硅太阳能电池不同，CMOS太阳能电池与耗明显，如将电池串联以提高其输出电压，反向CMOS工艺相兼容，可与电路系统集成从而实现片电流损耗将更为显著，电池的效率会大大降低，以至上供电，这对电路系统集成度提高和成本降低具有于将产生的光生载流子被全部损耗，而在标准重要意义1-4]。ArimaY等人报道了一种用片上CMOS工艺中很难寻求合适的衬底隔

7、离办法消除衬CMOS太阳能电池驱动加法器和计数器工作的技底寄生结的影响，所以CMOS太阳能电池大多采用术。这种片上集成太阳能电池技术可推广到无单节PN结并联的方式来提高输出功率，导致开路线传感器网络(WSN)，射频识别(RFID)领域中，进电压较低(约为0．5V)。在文献[10]中制备了一款而广泛应用于无线传感器网络节点、电子标签；近年CMOS工艺兼容的片上集成太阳能电池阵列，其面来RFID技术与无线传感器网络(WSN)结合已有报积约为0．2mm，在AM1．5、1000W／m、25cc标准道，片上集成太阳能电池技术也为这

8、种超级节测试条件下测得最大输出功率为10．212IxW，电池点提供了一种环保的能源补给方式。输出功率太低，无法直接应用。CMOS太阳能电池自身有不可克服的缺点，由FeⅡiM等人针对CMOS太阳能电池的这一缺项目来源：国家自然科学基金项目(61072010)收稿日期：2012—11—15修改日期：2013—03—04第