KR102467527B1 - Rectification device for energy harvester - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압전 에너지 하베스팅 시스템에 사용되는 정류 장치에 관한 것으로, 에너지 하베스터에서 출력되는 교류를 직류로 변환하는 정류 회로부; 상기 에너지 하베스터의 출력단 양단에 배치되어, 상기 정류 회로부의 입력 단을 단락 또는 개방하는 스위치; 및 상기 에너지 하베스터 및 정류 회로부의 출력 전압을 이용하여 상기 스위치의 온(on) 동작을 제어하고, 상기 에너지 하베스터의 출력 전압을 이용하여 상기 스위치의 오프(off) 동작을 제어하는 스위치 제어부를 포함한다.The present invention relates to a rectifier used in a piezoelectric energy harvesting system, comprising: a rectifier circuit unit for converting alternating current output from an energy harvester into direct current; switches disposed at both ends of the output terminal of the energy harvester to short-circuit or open the input terminal of the rectifier circuit; and a switch control unit controlling an on operation of the switch using an output voltage of the energy harvester and the rectifying circuit unit, and controlling an off operation of the switch using an output voltage of the energy harvester. .

Description

에너지 하베스터를 위한 정류 장치{RECTIFICATION DEVICE FOR ENERGY HARVESTER}Rectifier device for energy harvester {RECTIFICATION DEVICE FOR ENERGY HARVESTER}

본 발명은 에너지 하베스터를 위한 정류 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압전 에너지 하베스팅 시스템의 전력 효율을 최대화할 수 있는 정류 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a rectifier for an energy harvester, and more particularly, to a rectifier capable of maximizing the power efficiency of a piezoelectric energy harvesting system.

에너지 하베스팅(Harvesting)이란 기기 주변의 환경 에너지, 태양과 바람과 같은 자연 에너지를 수거하여 사용한 기술을 말하는 것으로, 버려지거나 활용되지 않은 자원에서 에너지를 수확(Harvesting) 또는 이용할 수 있는 것을 찾아 에너지를 재생산하는 것으로 주로 마이크로 와트(㎼) 내지 밀리 와트(㎽) 정도의 범위를 갖는다.Energy harvesting refers to a technology that collects and uses natural energy, such as environmental energy around devices and the sun and wind. It is reproduced and mainly has a range of microwatts (㎼) to milliwatts (㎽).

에너지 하베스팅은 에너지를 얻기 위해 사용하는 방식에 따라 다양하게 나누어진다. 자연으로부터 에너지를 얻을 수 있는 방식에는 태양광으로부터 에너지를 얻는 솔라셀 방식, 열로부터 전기에너지를 얻는 열전소자 방식, 진동으로부터 전기에너지를 얻는 압전소자 방식, 그리고 전자기파로부터 에너지를 얻는 RF 방식 등이 있다.Energy harvesting is divided into various types according to the method used to obtain energy. There are a solar cell method that obtains energy from sunlight, a thermoelectric device method that obtains electrical energy from heat, a piezoelectric device method that obtains electrical energy from vibration, and an RF method that obtains energy from electromagnetic waves. .

이러한 에너지 하베스팅 중 가장 대표적인 압전 에너지 하베스팅은 생활 주변의 환경에서 발생하는 미세한 진동, 압력, 충격 등과 같은 기계적인 에너지를 전기 에너지로 변환하는 기술과 이렇게 수확한 에너지를 저장하고 효율적으로 활용하는 일련의 과정을 말한다. Piezoelectric energy harvesting, the most representative of these energy harvesting technologies, converts mechanical energy such as minute vibrations, pressures, and shocks generated in the environment into electrical energy, and a series of technologies that store and efficiently utilize the harvested energy. refers to the process of

압전 에너지 하베스팅 시스템은 기계적인 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 압전 하베스터(Piezo Harvester)와, 획득된 전력을 변환 및 관리하는 전력관리회로(Power management circuit)로 구성된다. 도 1의 (a)는 기본적인 압전 에너지 하베스팅 시스템을 나타내는 도면이다. 압전 하베스터는 도시된 것처럼 전류원, 캐패시터, 저항으로 모델링 할 수 있다. 압전 하베스터는 교류 형태로 전력을 생산하기 때문에, 교류를 직류로 변환해 주는 정류기(Full-bridge Rectifier)가 필요하다. 앞서 언급한 전력관리회로는 정류기를 비롯하여 DC-DC 컨버터, 보호회로 등을 포함할 수 있다. 도 1의 (b)는 압전 하베스터에서 획득된 전류(Ip)와 정류기 입력에서 보이는 전압(VBR)을 나타내는 도면이다. 해당 도면에 도시된 바와 같이, 압전 하베스터에서는 일정한 주파수의 진동에 따라서 교류 전류(Ip)가 생성된다. VBR은 Ip가 내부의 캐패시터(CP)를 충전시키는 동안(t0 ~ tOFF) 증가하다가, CP가 완전히 충전된 이후(tOFF ~)에는 더 이상 증가하지 않는다. 이 때부터(tOFF ~) 비로소 Ip는 정류기를 통해서 CRECT 를 충전시킨다. 또한, Ip의 방향이 반대로 되는 시점(tπ)에는 Cp가 방전되기 시작하므로, 전압값이 유지되던 VBR도 감소하기 시작한다. Cp가 완전히 방전되고 반대 전위로 완전히 충전된 이후, Ip는 정류기를 통해서 CRECT 를 충전시킨다. 이와 같이, 에너지 하베스팅으로 생성된 Ip가 압전 하베스터의 내부 캐패시터(CP)를 충/방전 시킨 이후, 정류기 출력 캐패시터인 CRECT 를 충전시킬 수 있기 때문에, 압전 하베스터의 효율을 높이기 위해서는 내부 캐패시터(CP)를 충/방전 시키는데 소모되는 에너지를 줄이는 것이 중요하다.The piezoelectric energy harvesting system is composed of a piezo harvester that converts mechanical vibration energy into electrical energy and a power management circuit that converts and manages the obtained power. Figure 1 (a) is a diagram showing a basic piezoelectric energy harvesting system. A piezoelectric harvester can be modeled with a current source, a capacitor, and a resistor as shown. Since the piezoelectric harvester produces power in the form of alternating current, it needs a full-bridge rectifier that converts alternating current into direct current. The aforementioned power management circuit may include a rectifier, a DC-DC converter, a protection circuit, and the like. Figure 1 (b) is a diagram showing the current (I p ) obtained from the piezoelectric harvester and the voltage (V BR ) seen at the input of the rectifier. As shown in the figure, in the piezoelectric harvester, an alternating current (I p ) is generated according to vibration of a constant frequency. V BR increases while I p is charging the internal capacitor (C P ) (t 0 ~ t OFF ), but does not increase any more after C P is fully charged (t OFF ~). From this time (t OFF ~), I p charges CRECT through the rectifier. In addition, since C p starts to be discharged at the point in time when the direction of I p is reversed (t π ), V BR , where the voltage value was maintained, also starts to decrease. After C p is fully discharged and fully charged to the opposite potential, I p charges C RECT through the rectifier. In this way, since I p generated by energy harvesting can charge/discharge the internal capacitor (C P ) of the piezoelectric harvester and then charge C RECT , which is the rectifier output capacitor, in order to increase the efficiency of the piezoelectric harvester, the internal capacitor It is important to reduce the energy consumed in charging/discharging (C P ).

이러한 문제점들을 해결하기 위한 방안으로, 도 2에 도시된 바와 같은 스위치 정류기(Switch Only Rectifier)가 제안되었다. 스위치 정류기는 Ip의 방향이 반대로 되는 시점(tπ)에 스위치(M1)를 이용하여 VBR을 강제로'0'으로 만드는 방법이다. 이 경우, CP를 방전시키기 위해 소비하는 에너지가 없어지기 때문에, 에너지 손실을 줄일 수 있다. Ip의 방향이 반대로 되는 시점, 즉 Ip의 제로-크로싱(zero-crossing) 지점에서 스위치(M1)를 켜고, VBR이 '0'이 되면 스위치(M1)를 꺼야 한다. 그런데, 스위치(M1)를 끄는 시점을 잘 제어하지 못하면, 정류기의 효율이 떨어지는 문제가 발생한다. 종래의 스위치 정류기는 Ip의 제로-크로싱(zero-crossing) 지점에서 스위치(M1)를 키고 난 후, 끄는 시점을 제어하지 않고 임의의 시간 이후 스위치를 끄기 때문에 효율이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다.As a solution to these problems, a switch only rectifier as shown in FIG. 2 has been proposed. The switch rectifier is a method of forcibly turning V BR to '0' by using a switch (M 1 ) at the time (t π ) when the direction of I p is reversed. In this case, since no energy is consumed to discharge CP , energy loss can be reduced. When the direction of I p is reversed, that is, at the zero-crossing point of I p , the switch M 1 is turned on, and when V BR becomes '0', the switch M 1 must be turned off. However, if the timing of turning off the switch M 1 is not well controlled, the efficiency of the rectifier decreases. Since the conventional switch rectifier turns on the switch M 1 at the zero-crossing point of I p and then turns off the switch after a random time without controlling the off time, a problem of low efficiency may occur. have.

본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 압전 에너지 하베스팅 시스템에서 압전 하베스터의 전류 방향이 바뀌는 지점을 검출하여 스위치를 켜고, 압전 하베스터의 출력전압을 기반으로 스위치를 끌 지점을 검출하여 스위치를 제어할 수 있는 에너지 하베스터용 정류 장치를 제공함에 있다.The present invention aims to solve the foregoing and other problems. Another object is to turn on the switch by detecting the point where the current direction of the piezoelectric harvester changes in the piezoelectric energy harvesting system, and detect the point where the switch is turned off based on the output voltage of the piezoelectric harvester to control the switch. to provide the device.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 에너지 하베스터에서 출력되는 교류를 직류로 변환하는 정류 회로부; 상기 에너지 하베스터의 출력단 양단에 배치되어, 상기 정류 회로부의 입력 단을 단락 또는 개방하는 스위치; 및 상기 에너지 하베스터 및 정류 회로부의 출력 전압을 이용하여 상기 스위치의 온(on) 동작을 제어하고, 상기 에너지 하베스터의 출력 전압을 이용하여 상기 스위치의 오프(off) 동작을 제어하는 스위치 제어부를 포함하는 에너지 하베스터용 정류 장치를 제공한다.According to one aspect of the present invention to achieve the above or other object, a rectifier circuit unit for converting the alternating current output from the energy harvester into direct current; switches disposed at both ends of the output terminal of the energy harvester to short-circuit or open the input terminal of the rectifier circuit; And a switch controller for controlling the on operation of the switch using the output voltage of the energy harvester and the rectifier circuit unit, and controlling the off operation of the switch using the output voltage of the energy harvester. A rectifier for an energy harvester is provided.

좀 더 바람직하게는, 상기 스위치 제어부는, 스위치를 온(on) 시키기 위한 제1 시점을 검출하는 스위치 온 시점 검출부와, 상기 스위치를 오프(off) 시키기 위한 제2 시점을 검출하는 스위치 오프 시점 검출부와, 상기 스위치의 온/오프 동작을 제어하기 위한 스위치 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the switch control unit includes a switch-on time detection unit for detecting a first time point for turning on the switch and a switch-off time point detection unit for detecting a second time point for turning the switch off. and a control signal generator for generating a switch control signal for controlling the on/off operation of the switch.

좀 더 바람직하게는, 상기 스위치 온 시점 검출부는 에너지 하베스터의 제1 출력 전압(VP)이 정류 회로부의 출력 전압(VRECT)보다 작아지는 시점과, 상기 에너지 하베스터의 제2 출력 전압(VN)이 정류 회로부의 출력 전압(VRECT)보다 작아지는 시점을 검출하고, 상기 검출된 시점들을 제1 시점으로 결정하는 것을 특징으로 한다. More preferably, the switch-on time detection unit determines the time when the first output voltage (V P ) of the energy harvester becomes smaller than the output voltage (V RECT ) of the rectifying circuit unit, and the second output voltage (V N ) of the energy harvester. ) is smaller than the output voltage (V RECT ) of the rectifying circuit unit is detected, and the detected times are determined as a first time point.

좀 더 바람직하게는, 상기 스위치 오프 시점 검출부는 에너지 하베스터의 제1 출력 전압(VP)과 상기 에너지 하베스터의 제2 출력 전압(VN)이 같아지는 시점을 검출하고, 상기 검출된 시점을 제2 시점으로 결정하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 스위치 오프 시점 검출부는 에너지 하베스터의 양단 전압(VSW)이 최소가 되는 시점을 검출하고, 상기 검출된 시점을 상기 제2 시점으로 결정하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 스위치 오프 시점 검출부는 논리 게이트의 논리 임계값(logic threshold)을 조절하여 에너지 하베스터의 양단 전압(VSW)이 최소가 되는 시점을 검출하고, 상기 검출된 시점을 상기 제2 시점으로 결정하는 것을 특징으로 한다. More preferably, the switch-off time detection unit detects a time point when the first output voltage V P of the energy harvester and the second output voltage V N of the energy harvester become the same, and controls the detected time point. Characterized in that it is determined at 2 viewpoints. The switch-off time detection unit may detect a time point at which the voltage (V SW ) of both ends of the energy harvester becomes a minimum, and determine the detected time point as the second time point. In addition, the switch-off time detection unit adjusts a logic threshold of a logic gate to detect a time point at which a voltage (V SW ) of both ends of the energy harvester becomes a minimum, and determines the detected time point as the second time point. It is characterized by doing.

좀 더 바람직하게는, 상기 제어신호 생성부는 스위치를 온(on) 시키기 위한 제1 시점에서부터 상기 스위치를 오프(off) 시키기 위한 제2 시점까지의 시 구간에 대응하는 폭을 갖는 스위치 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the control signal generator generates a switch control signal having a width corresponding to a time interval from a first time point for turning on the switch to a second time point for turning the switch off It is characterized by doing.

본 발명의 실시 예들에 따른 에너지 하베스터용 정류 장치의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.Effects of the energy harvester rectifier according to embodiments of the present invention will be described below.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 압전 에너지 하베스팅 시스템에서 압전 하베스터 및 정류 장치의 출력 전압을 이용하여 스위치 온(on)-오프(off) 시간을 제어함으로써, 기존의 하베스팅 시스템에 비해 출력 전력을 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, by controlling the switch on-off time using the output voltage of the piezoelectric harvester and the rectifier in the piezoelectric energy harvesting system, compared to conventional harvesting systems It has the advantage of being able to increase the output power.

다만, 본 발명의 실시 예들에 따른 에너지 하베스터용 정류 장치가 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects that can be achieved by the energy harvester rectifier according to the embodiments of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned are common in the art to which the present invention belongs from the description below. will be clearly understood by those who have knowledge of

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 압전 에너지 하베스팅 시스템을 나타내는 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 에너지 하베스팅 시스템의 구성을 나타내는 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위치 제어부의 구성을 나타내는 도면;
도 5 및 도 6은 스위치 온 시점(switch on time)과 스위치 오프 시점(switch off time)을 검출하는 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 NMOS 스위치의 스위치 제어부 회로 구성을 나타내는 도면;
도 8은 본 발명에 따른 압전 에너지 하베스팅 시스템의 출력 전압과 종래 기술에 따른 압전 에너지 하베스팅 시스템의 출력 전압을 비교한 도면.1 and 2 show a piezoelectric energy harvesting system according to the prior art;
3 is a diagram showing the configuration of a piezoelectric energy harvesting system according to an embodiment of the present invention;
4 is a diagram showing the configuration of a switch control unit according to an embodiment of the present invention;
5 and 6 are diagrams referenced to explain a method of detecting a switch on time and a switch off time;
7 is a diagram showing a switch controller circuit configuration of an NMOS switch according to an embodiment of the present invention;
8 is a diagram comparing the output voltage of the piezoelectric energy harvesting system according to the present invention and the output voltage of the piezoelectric energy harvesting system according to the prior art.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. Hereinafter, the embodiments disclosed in this specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar elements are given the same reference numerals regardless of reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used together in consideration of ease of writing the specification, and do not have meanings or roles that are distinct from each other by themselves.

또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In addition, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the embodiment disclosed in this specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, the technical idea disclosed in this specification is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and technical scope of the present invention , it should be understood to include equivalents or substitutes.

본 발명은 압전 에너지 하베스팅 시스템에서 압전 하베스터의 전류 방향이 바뀌는 지점을 검출하여 스위치를 켜고, 압전 하베스터의 출력전압을 기반으로 스위치를 끌 지점을 검출하여 스위치를 제어할 수 있는 에너지 하베스터용 정류 장치를 제안한다.The present invention is a rectifier for an energy harvester capable of detecting a point at which a current direction of a piezoelectric harvester changes in a piezoelectric energy harvesting system to turn on a switch, and detecting a point at which the switch is turned off based on an output voltage of the piezoelectric harvester and controlling the switch. suggests

이하에서는, 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 에너지 하베스팅 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.3 is a diagram showing the configuration of a piezoelectric energy harvesting system according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 에너지 하베스팅 시스템(100)은 압전 하베스터(110)와 정류 장치(120)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , a piezoelectric energy harvesting system 100 according to an embodiment of the present invention may include a piezoelectric harvester 110 and a rectifier 120 .

압전 하베스터(110)는 기계적인 진동 에너지를 전기적인 에너지로 변환시키는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 압전 하베스터(110)는 전류원(IP), 캐패시터(CP) 및 저항(RP)이 병렬로 연결되는 등가회로로 표현될 수 있다.The piezoelectric harvester 110 may perform a function of converting mechanical vibration energy into electrical energy. The piezoelectric harvester 110 may be expressed as an equivalent circuit in which a current source (I P ), a capacitor (C P ), and a resistor (R P ) are connected in parallel.

정류 장치(또는 정류 시스템, 120)는 압전 하베스터(110)의 출력 단에 연결되어, 상기 압전 하베스터(110)로부터 출력되는 교류를 직류로 변환시키는 기능을 수행할 수 있다.The rectifier (or rectifier system) 120 is connected to the output terminal of the piezoelectric harvester 110 and may perform a function of converting AC output from the piezoelectric harvester 110 into direct current.

정류 장치(120)는 교류를 직류로 변환하기 위한 정류 회로부(121)와, 상기 정류 회로부(121)의 입력 단을 단락(short) 또는 개방(open)하기 위한 스위치(122)와, 상기 스위치(122)의 동작을 제어하기 위한 스위치 제어부(123)를 포함할 수 있다. 한편, 도면에 도시되고 있지 않지만, 상기 정류 장치(120)는 정류 회로부(121)의 출력 단에 DC-DC 컨버터(converter)를 추가로 포함할 수도 있다.The rectifier 120 includes a rectifier circuit 121 for converting alternating current to direct current, a switch 122 for shorting or opening an input terminal of the rectifying circuit 121, and the switch ( 122) may include a switch controller 123 for controlling the operation. Meanwhile, although not shown in the drawings, the rectifier 120 may additionally include a DC-DC converter at an output terminal of the rectifier circuit unit 121 .

정류 회로부(121)는 4개의 다이오드를 포함하는 풀-브릿지 타입(full-bridge type)일 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다. 일 예로, 상기 정류 회로부(121)는 2개의 다이오드와 2개의 스위칭 회로를 포함하는 풀-브릿지 타입일 수도 있다.The rectifier circuit unit 121 may be a full-bridge type including four diodes, but is not necessarily limited thereto. For example, the rectifier circuit unit 121 may be a full-bridge type including two diodes and two switching circuits.

스위치(122)는 압전 하베스터(110)의 출력 단 양단 사이에 배치될 수 있다. 상기 스위치(122)는 전류원(IP)의 전류 방향이 바뀌는 지점(zero crossing point)에서 압전 하베스터(110)의 출력 단 양단을 단락(short)시켜 하베스터 내부 캐패시터(Cp)에 충전된 전하를 순간적으로 방전시킬 수 있다. 이로 인해, 내부 캐패시터(CP)를 방전시키는데 소모되는 에너지를 줄이고, 정류 회로부(121) 방향으로 전류가 흐르는 시간이 늘어남에 따라, 상기 정류 회로부(121)의 출력 전력이 커진다.The switch 122 may be disposed between both ends of the output terminal of the piezoelectric harvester 110 . The switch 122 short-circuits both ends of the output terminal of the piezoelectric harvester 110 at a point where the current direction of the current source I P changes (zero crossing point) to transfer the charge charged in the internal capacitor C p of the harvester. It can discharge instantaneously. As a result, the energy consumed in discharging the internal capacitor C P is reduced, and as the time for current to flow in the direction of the rectifier circuit unit 121 increases, the output power of the rectifier circuit unit 121 increases.

스위치(122)는 게이트(G), 드레인(D), 소스(S)로 이루어진 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 소자를 포함할 수 있다. 스위치(210)로 N형 트랜지스터(NMOS)를 이용하는 경우, 해당 스위치(210)는 하이 레벨(high level)을 갖는 게이트 전압(VG)에 의해 턴 온(turn on)되고, 로우 레벨(low level)을 갖는 게이트 전압(VG)에 의해 턴 오프(turn off)된다. 한편, 스위치(210)로 P형 트랜지스터(PMOS)를 이용하는 경우, 해당 스위치(210)는 하이 레벨(high level)을 갖는 게이트 전압(VG)에 의해 턴 오프(turn off)되고, 로우 레벨(low level)을 갖는 게이트 전압(VG)에 의해 턴 온(turn on)된다.The switch 122 may include a Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET) element including a gate (G), a drain (D), and a source (S). When an N-type transistor (NMOS) is used as the switch 210, the switch 210 is turned on by a gate voltage V G having a high level and a low level ) is turned off by the gate voltage (V G ). On the other hand, when a P-type transistor (PMOS) is used as the switch 210, the switch 210 is turned off by a gate voltage (V G ) having a high level, and a low level ( It is turned on by the gate voltage (V G ) having a low level.

스위치 제어부(123)는 압전 하베스터(110)의 양단 전압 중 하나인 제1 출력 전압(VP), 압전 하베스터(110)의 양단 전압 중 다른 하나인 제2 출력 전압(VN) 및 정류 회로부(121)의 출력 전압(VRECT) 중 적어도 하나를 이용하여 스위치(122)의 동작을 제어할 수 있다. 여기서, 압전 하베스터(110)의 양단 전압(VSW)은 제1 출력 전압(VP)과 제2 출력 전압(VN)의 전압 차에 해당한다.The switch control unit 123 includes a first output voltage (V P ), which is one of the voltages at both ends of the piezoelectric harvester 110, a second output voltage (V N ), which is the other one of the voltages at both ends of the piezoelectric harvester 110, and a rectifying circuit unit ( The operation of the switch 122 may be controlled using at least one of the output voltages V RECT of the switch 121 . Here, the voltage (V SW ) of both ends of the piezoelectric harvester 110 corresponds to the voltage difference between the first output voltage (V P ) and the second output voltage (V N ).

스위치 제어부(123)는 MOSFET 스위치(122)의 온(on)-오프(off) 시점을 검출하여 스위치(122)의 게이트 전압을 제어할 수 있다. 압전 하베스터(110)의 전류 방향이 바뀌는 지점(zero-crossing point)에서 스위치(122)를 온(on) 시키고, 압전 하베스터(110)의 양단 전압(VSW)이 '0'이 될 때 스위치(122)를 오프(off) 시키도록 스위치(122)의 게이트 전압을 제어할 수 있다. The switch controller 123 may control the gate voltage of the switch 122 by detecting the on/off timing of the MOSFET switch 122 . When the switch 122 is turned on at the point where the current direction of the piezoelectric harvester 110 changes (zero-crossing point), and the voltage (V SW ) of both ends of the piezoelectric harvester 110 becomes '0', the switch ( A gate voltage of the switch 122 may be controlled to turn off the switch 122 .

본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 에너지 하베스팅 시스템(100)은 압전 하베스터(110)의 출력 전압(VP, VN)과 정류 회로부(121)의 출력 전압(VRECT)에 기초하여 스위칭 온 지속 시간(즉, 제1 시점과 제2 시점 사이의 시 구간)을 결정함으로써, 기존의 하베스팅 시스템에 비해 출력 전력을 증가시킬 수 있다.The piezoelectric energy harvesting system 100 according to an embodiment of the present invention is switched on based on the output voltages (V P , V N ) of the piezoelectric harvester 110 and the output voltage (V RECT ) of the rectifier circuit unit 121 . By determining the duration (that is, the time period between the first time point and the second time point), it is possible to increase the output power compared to the existing harvesting system.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위치 제어부의 구성을 나타내는 도면이다.4 is a diagram showing the configuration of a switch control unit according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위치 제어부(123/200)는 스위치(122)의 온(on)/오프(off) 동작을 제어하기 위한 MOSFET 스위치(122)의 게이트 구동부로서, 스위치(122)의 온(on) 시점을 검출하기 위한 스위치 온 시점 검출부(210)와, 스위치(122)의 오프(off) 시점 검출하기 위한 스위치 오프 시점 검출부(220), 게이트 구동 제어신호 생성부(230)를 포함할 수 있다.4, the switch controller 123/200 according to an embodiment of the present invention is a gate driver of the MOSFET switch 122 for controlling the on/off operation of the switch 122. , the switch-on time detector 210 for detecting the on-time of the switch 122, the switch-off time detector 220 for detecting the off-time of the switch 122, gate driving control signal generation A portion 230 may be included.

스위치 온 시점 검출부(210)는 압전 하베스터(110)의 출력 전압(VP, VN)과 정류 회로부(121)의 출력 전압(VRECT)을 이용하여 압전 하베스터(110)의 전류 방향이 바뀌는 지점, 즉 압전 하베스터 전류(IP)의 제로 크로싱 지점을 검출할 수 있다. 여기서, 압전 하베스터 전류(IP)의 제로 크로싱 지점은 전류(IP)가 양(+)에서 음(-)으로 전환되는 시점과 전류(IP)가 음(-)에서 양(+)으로 전환되는 시점을 의미한다. The switch-on time detection unit 210 uses the output voltages (V P , V N ) of the piezoelectric harvester 110 and the output voltage (V RECT ) of the rectifier circuit unit 121 to point at which the current direction of the piezoelectric harvester 110 is changed. , that is, the zero crossing point of the piezoelectric harvester current (I P ) can be detected. Here, the zero crossing point of the piezoelectric harvester current (I P ) is the point at which the current (I P ) switches from positive (+) to negative (-) and the point when the current (I P ) changes from negative (-) to positive (+). refers to the time of transition.

좀 더 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 스위치 온 시점 검출부(210)는 압전 하베스터(110)의 제1 출력 전압(VP)과 정류 회로부(121)의 출력 전압(VRECT)을 서로 비교하여, 압전 하베스터(110)의 제1 출력 전압(VP)이 정류 회로부(121)의 출력 전압(VRECT)보다 작아지는 지점(또는 시점)을 스위치 온 시점으로 결정할 수 있다. More specifically, as shown in FIG. 5 , the switch-on time detection unit 210 measures the first output voltage (V P ) of the piezoelectric harvester 110 and the output voltage (V RECT ) of the rectifying circuit unit 121 to each other. In comparison, a point (or time point) at which the first output voltage V P of the piezoelectric harvester 110 is smaller than the output voltage V RECT of the rectifying circuit unit 121 may be determined as the switch-on time point.

또한, 스위치 온 시점 검출부(210)는 압전 하베스터(110)의 제2 출력 전압(VN)과 정류 회로부(121)의 출력 전압(VRECT)을 서로 비교하여, 압전 하베스터(110)의 제2 출력 전압(VN)이 정류 회로부(121)의 출력 전압(VRECT)보다 작아지는 지점을 스위치 온 시점으로 결정할 수 있다.In addition, the switch-on time detection unit 210 compares the second output voltage (V N ) of the piezoelectric harvester 110 and the output voltage (V RECT ) of the rectifying circuit unit 121 to each other, and compares the second output voltage (V N ) of the piezoelectric harvester 110 A point at which the output voltage (V N ) becomes smaller than the output voltage (V RECT ) of the rectifier circuit unit 121 may be determined as the switch-on time point.

스위치 오프 시점 검출부(220)는 압전 하베스터(110)의 제1 출력 전압(VP)과 압전 하베스터(110)의 제2 출력 전압(VN)을 이용하여 스위치 오프 시점을 결정할 수 있다. 즉, 스위치 오프 시점 검출부(220)는 압전 하베스터(110)의 제1 출력 전압(VP)과 제2 출력 전압(VN)을 서로 비교하여, 상기 제1 출력 전압(VP)과 제2 출력 전압(VN)이 같아지는 지점(즉, VP=VN 또는 VSW=0)을 스위치 오프 시점으로 결정할 수 있다.The switch off time detector 220 may determine the switch off time using the first output voltage V P of the piezoelectric harvester 110 and the second output voltage V N of the piezoelectric harvester 110 . That is, the switch-off time detector 220 compares the first output voltage V P and the second output voltage V N of the piezoelectric harvester 110 with each other, and compares the first output voltage V P with the second output voltage V P . A point at which the output voltages (V N ) become equal (ie, V P =V N or V SW =0) may be determined as the switch-off point.

가령, 도 6에 도시된 바와 같이, 스위치 오프 시점 검출부(220)는 압전 하베스터(110)의 양단 전압(VSW)이 0이 되는 지점(t2, t4, t6)을 스위치 오프 시점으로 결정할 수 있다. For example, as shown in FIG. 6 , the switch-off time detection unit 220 sets the point (t 2 , t 4 , t 6 ) at which the voltage (V SW ) of both ends of the piezoelectric harvester 110 becomes 0 as the switch-off time. can decide

또한, 스위치 오프 시점 검출부(220)는 하베스터의 양단 전압(VSW)이 최소가 되는 시점을 검출하고, 상기 검출된 시점을 스위치 오프 시점으로 결정할 수도 있다.In addition, the switch off time detection unit 220 may detect the time when the voltage (V SW ) of both ends of the harvester becomes minimum, and determine the detected time as the switch off time.

제어신호 생성부(230)는 스위치 온 시점 검출부(210)의 출력과 스위치 오프 시점 검출부(220)의 출력을 각각 셋(set)/리셋(reset) 신호로 하는 SR 래치(latch) 로 구성할 수 있다. 제어신호 생성부(230)는 스위치(122)의 온(on)/오프(off) 동작을 제어할 게이트 구동신호를 출력할 수 있다.The control signal generator 230 may be configured as an SR latch that sets the output of the switch-on time detector 210 and the output of the switch-off time detector 220 as set/reset signals, respectively. have. The control signal generator 230 may output a gate driving signal to control an on/off operation of the switch 122 .

가령, 도 6에 도시된 바와 같이, 제어신호 생성부(230)는 스위치(122)를 온 시키기 위한 시점(t1, t3, t5)에서부터 스위치(122)를 오프 시키기 위한 시점(t2, t4, t6)까지의 시 구간(time duration)에 대응하는 펄스 폭을 갖는 스위치 제어신호(VC)를 생성하여 스위치(122)의 게이트 구동신호로 출력할 수 있다.For example, as shown in FIG. 6 , the control signal generation unit 230 is configured to turn on the switch 122 from a time point (t 1 , t 3 , t 5 ) to a time point (t 2 ) to turn off the switch 122. , t 4 , t 6 ) to generate a switch control signal (V C ) having a pulse width corresponding to a time duration (time duration) and output it as a gate driving signal of the switch 122 .

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 NMOS 스위치(122)의 스위치 제어부 회로 구성을 나타내는 도면이다.7 is a diagram showing a switch controller circuit configuration of the NMOS switch 122 according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위치 제어부(200)는 스위치 온 시점 검출부(210), 스위치 오프 시점 검출부(220) 및 제어신호 생성부(230)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the switch controller 200 according to an embodiment of the present invention may include a switch on time detector 210, a switch off time detector 220, and a control signal generator 230.

스위치 온 시점 검출부(210)는 제1 비교기(211), 제2 비교기(212), NAND 게이트(213), 펄스폭 생성기(214) 및 NOR 게이트(215)를 포함할 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.The switch-on time detector 210 may include a first comparator 211, a second comparator 212, a NAND gate 213, a pulse width generator 214, and a NOR gate 215, but is not necessarily limited thereto. don't

제1 비교기(211)의 제1 입력 단은 압전 하베스터(110)의 제1 출력 단(VP)에 연결되고, 제1 비교기(211)의 제2 입력 단은 정류 회로부(121)의 출력 단(VRECT)에 연결된다. 제1 비교기(211)는 제1 입력 단을 통해 수신되는 압전 하베스터(110)의 제1 출력 전압(VP)과 제2 입력 단을 통해 수신되는 정류 회로부(121)의 출력 전압(VRECT)을 비교하여 VRECT가 VP보다 높을 때 'High level'을 출력하는 동작을 수행한다.The first input terminal of the first comparator 211 is connected to the first output terminal V P of the piezoelectric harvester 110, and the second input terminal of the first comparator 211 is an output terminal of the rectifying circuit unit 121. (V RECT ). The first comparator 211 determines the first output voltage (V P ) of the piezoelectric harvester 110 received through the first input terminal and the output voltage (V RECT ) of the rectifying circuit unit 121 received through the second input terminal. , and outputs 'High level' when V RECT is higher than V P .

제2 비교기(212)의 제1 입력 단은 압전 하베스터(110)의 제2 출력 단(VN)에 연결되고, 제2 비교기(212)의 제2 입력 단은 정류 회로부(121)의 출력 단(VRECT)에 연결된다. 제2 비교기(212)는 제1 입력 단을 통해 수신되는 압전 하베스터(110)의 제2 출력 전압(VN)과 제2 입력 단을 통해 수신되는 정류 회로부(121)의 출력 전압(VRECT)을 비교하여 VRECT가 VN보다 높을 때 'High level'을 출력하는 동작을 수행한다.The first input terminal of the second comparator 212 is connected to the second output terminal V N of the piezoelectric harvester 110, and the second input terminal of the second comparator 212 is an output terminal of the rectifying circuit unit 121. (V RECT ). The second comparator 212 determines the second output voltage (V N ) of the piezoelectric harvester 110 received through the first input terminal and the output voltage (V RECT ) of the rectifying circuit unit 121 received through the second input terminal. , and outputs 'High level' when V RECT is higher than V N .

NAND 게이트(213)의 제1 입력 단은 제1 비교기(211)의 출력 단과 연결되고, NAND 게이트(213)의 제2 입력 단은 제2 비교기(212)의 출력 단과 연결된다. NAND 게이트(213)의 출력 단은 펄스폭 생성기(214)의 입력 단에 연결된다. NOR 게이트(215)의 제1 입력 단은 NAND 게이트(213)의 출력 단과 연결되고, NOR 게이트(215)의 제2 입력 단은 펄스폭 생성기(214)의 출력 단과 연결된다.The first input terminal of the NAND gate 213 is connected to the output terminal of the first comparator 211 , and the second input terminal of the NAND gate 213 is connected to the output terminal of the second comparator 212 . The output of the NAND gate 213 is connected to the input of the pulse width generator 214. The first input terminal of the NOR gate 215 is connected to the output terminal of the NAND gate 213, and the second input terminal of the NOR gate 215 is connected to the output terminal of the pulse width generator 214.

이러한 연결 구조를 갖는 논리 회로들(211~215)을 포함하는 스위치 온 시점 검출부(210)는, 스위치(122)의 온(on) 동작 시점에 관한 신호를 생성하여 제어신호 생성부(230)로 출력할 수 있다.The switch-on time detection unit 210 including the logic circuits 211 to 215 having such a connection structure generates a signal related to the on operation time of the switch 122 to the control signal generator 230. can be printed out.

스위치 오프 시점 검출부(220)는 제1 NAND 게이트(221), 제2 NAND 게이트(222), 제3 NAND 게이트(223), 제4 NAND 게이트(224) 및 NOT 게이트(225)를 포함할 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.The switch off time detector 220 may include a first NAND gate 221, a second NAND gate 222, a third NAND gate 223, a fourth NAND gate 224, and a NOT gate 225, It is not necessarily limited to this.

제1 NAND 게이트(221)의 제1 입력 단은 압전 하베스터(110)의 제1 출력 단(VP)에 연결되고, 제1 NAND 게이트(221)의 제2 입력 단은 압전 하베스터(110)의 제2 출력 단(VN)에 연결된다.The first input terminal of the first NAND gate 221 is connected to the first output terminal V P of the piezoelectric harvester 110, and the second input terminal of the first NAND gate 221 is connected to the piezoelectric harvester 110. It is connected to the second output terminal (V N ).

제2 NAND 게이트(222)의 제1 입력 단은 압전 하베스터(110)의 제1 출력 단(VP)에 연결되고, 제2 NAND 게이트(222)의 제2 입력 단은 제1 NAND 게이트(221)의 출력 단에 연결된다. 제3 NAND 게이트(223)의 제1 입력 단은 압전 하베스터(110)의 제2 출력 단(VN)에 연결되고, 제3 NAND 게이트(223)의 제2 입력 단은 제1 NAND 게이트(221)의 출력 단에 연결된다. 상기 제2 NAND 게이트(222)와 제3 NAND 게이트(223)는 CMOS 논리 게이트로서, NMOS 쪽 전류를 PMOS 쪽 전류보다 크도록 설계하여 논리 임계값(logic threshold)을 낮춘 것이다.The first input terminal of the second NAND gate 222 is connected to the first output terminal V P of the piezoelectric harvester 110, and the second input terminal of the second NAND gate 222 is connected to the first NAND gate 221 ) is connected to the output terminal of The first input terminal of the third NAND gate 223 is connected to the second output terminal V N of the piezoelectric harvester 110, and the second input terminal of the third NAND gate 223 is connected to the first NAND gate 221 ) is connected to the output terminal of The second NAND gate 222 and the third NAND gate 223 are CMOS logic gates, and are designed so that the NMOS side current is greater than the PMOS side current to lower the logic threshold.

제4 NAND 게이트(224)의 제1 입력 단은 제2 NAND 게이트(222)의 출력 단에 연결되고, 제4 NAND 게이트(224)의 제2 입력 단은 제3 NAND 게이트(223)의 출력 단에 연결된다. 제4 NAND 게이트(224)의 출력 단은 NOT 게이트(225)의 입력 단과 연결된다. 상기 제4 NAND 게이트(224)는 CMOS 논리 게이트로서, PMOS 쪽 전류를 NMOS 쪽 전류보다 크게 설계하여 논리 임계값(logic threshold)을 높인 것이다.The first input terminal of the fourth NAND gate 224 is connected to the output terminal of the second NAND gate 222, and the second input terminal of the fourth NAND gate 224 is connected to the output terminal of the third NAND gate 223. connected to The output terminal of the fourth NAND gate 224 is connected to the input terminal of the NOT gate 225 . The fourth NAND gate 224 is a CMOS logic gate, and a logic threshold is raised by designing the PMOS side current to be higher than the NMOS side current.

이러한 연결 구조를 갖는 논리 회로들(221~225)을 포함하는 스위치 오프 시점 검출부(220)는 스위치(122)의 오프(off) 동작 시점에 관한 신호를 생성하여 제어신호 생성부(230)로 출력할 수 있다.The switch-off time detection unit 220 including the logic circuits 221 to 225 having such a connection structure generates a signal related to the off operation time of the switch 122 and outputs the signal to the control signal generation unit 230. can do.

스위치 오프 시점 검출부(220)는 논리 게이트의 논리 임계값(logic threshold)을 조절하여 하베스터의 양단 전압(Vsw)이 최소가 되는 시점을 검출하고, 상기 검출된 시점을 스위치 오프 시점으로 결정할 수 있다. The switch-off time detection unit 220 adjusts the logic threshold of the logic gate to detect the time when the voltage (V sw ) of both ends of the harvester becomes minimum, and determine the detected time as the switch-off time. .

제어신호 생성부(230)는 제1 NOR 게이트(231)와 제2 NOR 게이트(232)로 이루어진 SR 래치(latch)를 포함할 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.The control signal generator 230 may include an SR latch composed of the first NOR gate 231 and the second NOR gate 232, but is not necessarily limited thereto.

제1 NOR 게이트(231)의 제1 입력 단은 스위치 온 시점 검출부(210)의 출력 단과 연결되고, 제1 NOR 게이트(231)의 제2 입력 단은 제2 NOR 게이트(232)의 출력 단에 연결된다. 제2 NOR 게이트(232)의 제1 입력 단은 스위치 오프 시점 검출부(220)의 출력 단과 연결되고, 제2 NOR 게이트(232)의 제2 입력 단은 제1 NOR 게이트(231)의 출력 단에 연결된다. The first input terminal of the first NOR gate 231 is connected to the output terminal of the switch-on time detector 210, and the second input terminal of the first NOR gate 231 is connected to the output terminal of the second NOR gate 232. Connected. The first input terminal of the second NOR gate 232 is connected to the output terminal of the switch off time detection unit 220, and the second input terminal of the second NOR gate 232 is connected to the output terminal of the first NOR gate 231. Connected.

이러한 연결 구조를 갖는 논리 회로들(231, 232)을 포함하는 제어신호 생성부(230)는 스위치(122)의 온(on)/오프(off) 동작을 제어하기 위한 스위치 제어신호를 생성하여 해당 스위치(122)의 게이트 구동신호로 출력할 수 있다.The control signal generating unit 230 including the logic circuits 231 and 232 having such a connection structure generates a switch control signal for controlling the on/off operation of the switch 122 to generate a corresponding control signal. It can be output as a gate driving signal of the switch 122.

도 8은 본 발명에 따른 압전 에너지 하베스팅 시스템의 출력 전압(VRECT)과 종래 기술에 따른 압전 에너지 하베스팅 시스템들의 출력 전압(VRECT)을 비교한 도면이다.8 is a diagram comparing the output voltage (V RECT ) of the piezoelectric energy harvesting system according to the present invention and the output voltage (V RECT ) of piezoelectric energy harvesting systems according to the prior art.

도 8을 참조하면, 제1 그래프(810)는 풀-브릿지 정류기(full-bridge rectifier)를 이용한 압전 에너지 하베스팅 시스템의 출력 전압(VRECT)을 시뮬레이션한 그래프이고, 제2 그래프(820)는 본 발명에 따른 정류기를 이용한 압전 에너지 하베스팅 시스템의 출력 전압(VRECT)을 시뮬레이션한 그래프이다.Referring to FIG. 8, a first graph 810 is a graph simulating the output voltage (V RECT ) of a piezoelectric energy harvesting system using a full-bridge rectifier, and a second graph 820 is It is a graph simulating the output voltage (V RECT ) of the piezoelectric energy harvesting system using the rectifier according to the present invention.

제1 및 제2 그래프(810, 820)를 비교한 결과, 본 발명에 따른 압전 에너지 하베스팅 시스템은 압전 하베스터 및 정류 장치의 출력 전압을 이용하여 스위칭 온 지속 시간(switching on durationtime)을 결정함으로써, 기존의 하베스팅 시스템에 비해 출력 전압(VRECT)을 높일 수 있음을 확인할 수 있다. 이는 내부 캐패시터(CP)를 방전시키는데 소모되는 에너지를 감소시킴으로써, 상기 정류 회로부(121)의 출력 전력이 커졌다는 것을 의미한다.As a result of comparing the first and second graphs 810 and 820, the piezoelectric energy harvesting system according to the present invention determines the switching on durationtime using the output voltage of the piezoelectric harvester and the rectifier, It can be seen that the output voltage (V RECT ) can be increased compared to the conventional harvesting system. This means that the output power of the rectifying circuit unit 121 is increased by reducing the energy consumed to discharge the internal capacitor C P .

한편, 본 실시 예에서는, 본 발명에 따른 정류 장치가 압전 하베스터에 적용되는 것을 예시하고 있으나 반드시 이에 제한되지는 않으며, 다른 종류의 에너지 하베스터에도 적용될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.Meanwhile, in the present embodiment, the rectifier according to the present invention is exemplified to be applied to a piezoelectric harvester, but is not necessarily limited thereto, and it will be apparent to those skilled in the art that it can be applied to other types of energy harvesters.

이상에서 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although various embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also made according to the present invention. falls within the scope of the rights of

100: 압전 에너지 하베스팅 시스템 110: 압전 하베스터
120: 정류 장치 121: 정류 회로부
122: 스위치 123/200: 스위치 제어부
210: 스위치 온 시점 검출부 220: 스위치 오프 시점 검출부
230: 제어신호 생성부100: piezoelectric energy harvesting system 110: piezoelectric harvester
120: rectifier device 121: rectifier circuit unit
122: switch 123/200: switch control unit
210: switch-on time detection unit 220: switch-off time detection unit
230: control signal generator

Claims (7)

에너지 하베스터(energy harvester)에서 출력되는 교류를 직류로 변환하는 정류 회로부;
상기 에너지 하베스터의 출력단 양단에 배치되어, 상기 정류 회로부의 입력 단을 단락 또는 개방하는 스위치; 및
상기 에너지 하베스터의 출력 전압과 상기 정류 회로부의 출력 전압 중 적어도 하나를 이용하여 상기 스위치의 온(on)/오프(off) 동작을 제어하는 스위치 제어부를 포함하되,
상기 스위치 제어부는, 상기 스위치를 온(on) 시키기 위한 제1 시점을 검출하는 스위치 온 시점 검출부와, 상기 스위치를 오프(off) 시키기 위한 제2 시점을 검출하는 스위치 오프 시점 검출부와, 상기 스위치의 온/오프 동작을 제어하기 위한 스위치 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스터용 정류 장치.a rectifier circuit unit that converts alternating current output from an energy harvester into direct current;
switches disposed at both ends of the output terminal of the energy harvester to short-circuit or open the input terminal of the rectifier circuit; and
A switch control unit controlling an on/off operation of the switch using at least one of an output voltage of the energy harvester and an output voltage of the rectifying circuit unit,
The switch control unit includes a switch-on time detection unit for detecting a first time point for turning on the switch, a switch-off time point detection unit for detecting a second time point for turning the switch off, and A rectifier for an energy harvester comprising a control signal generating unit for generating a switch control signal for controlling an on/off operation. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 스위치 온 시점 검출부는 상기 에너지 하베스터의 제1 출력 전압이 상기 정류 회로부의 출력 전압보다 작아지는 시점과, 상기 에너지 하베스터의 제2 출력 전압이 상기 정류 회로부의 출력 전압보다 작아지는 시점을 검출하고, 상기 검출된 시점들을 상기 제1 시점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스터용 정류 장치.According to claim 1,
The switch-on time detection unit detects a time when the first output voltage of the energy harvester becomes smaller than the output voltage of the rectifying circuit unit and a time point when the second output voltage of the energy harvester becomes smaller than the output voltage of the rectifying circuit unit, Rectifying device for an energy harvester, characterized in that for determining the detected points in time as the first points in time. 제1항에 있어서,
상기 스위치 오프 시점 검출부는 상기 에너지 하베스터의 제1 출력 전압과 상기 에너지 하베스터의 제2 출력 전압이 같아지는 시점을 검출하고, 상기 검출된 시점을 상기 제2 시점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스터용 정류 장치.According to claim 1,
The switch-off time detection unit detects a time point when a first output voltage of the energy harvester and a second output voltage of the energy harvester become the same, and determines the detected time point as the second time point. rectification device. 제1항에 있어서,
상기 스위치 오프 시점 검출부는 상기 에너지 하베스터의 양단 전압이 최소가 되는 시점을 검출하고, 상기 검출된 시점을 상기 제2 시점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스터용 정류 장치.According to claim 1,
The switch-off time detection unit detects a time when the voltage across both ends of the energy harvester becomes minimum, and determines the detected time as the second time. 제1항에 있어서,
상기 스위치 오프 시점 검출부는 논리 게이트의 논리 임계값(logic threshold)을 조절하여 상기 에너지 하베스터의 양단 전압이 최소가 되는 시점을 검출하고, 상기 검출된 시점을 상기 제2 시점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스터용 정류 장치.According to claim 1,
The switch-off time detection unit adjusts a logic threshold of a logic gate to detect a time point when the voltage across the energy harvester becomes a minimum, and determines the detected time point as the second time point. Rectifier for energy harvesters. 제1항에 있어서,
상기 제어신호 생성부는 상기 제1 시점에서부터 상기 제2 시점까지의 시 구간에 대응하는 폭을 갖는 스위치 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스터용 정류 장치.According to claim 1,
The control signal generating unit generates a switch control signal having a width corresponding to a time interval from the first time point to the second time point.
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