A high voltage triboelectric energy harvesting system utilizing parallel-SSHI rectifier and DC-DC converters for sub-5 Hz motions
5 Hz altı hareketler için paralel-SSHI doğrultucu ve DC-DC çeviriciler kullanan yüksek gerilim triboelektrik enerji̇ hasatlama sistemi
- Tez No: 645402
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞENOL MUTLU, DOÇ. DR. HAKAN DOĞAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, 1 Hz ile 5 Hz mekanik hareketleri hedefleyen triboelektrik enerji hasatlayıcılar için indüktör (paralel-SSHI) üzerinde paralel senkronize anahtarlama yönteminin ilk entegre devre (IC) uygulaması sunulmaktadır. Her biri 70 V seviyelerini kaldırabilen yonga içiresinde buck ve anahtarlamalı kapasitör DC-DC dönüştürücüler sisteme entegre edilmiştir. Piezoelektrik hasatlayıcıların aksine, triboelektrik nanojeneratörler (TENG'ler) çok yüksek açık devre gerilimleri üretebilir; dolayısıyla, bu tezde önerilen sistem, çıkarılan gücü en üst düzeye çıkarmak için teknoloji sınırları dahilinde kullanılmıştır. Çelik ve politetrafloroetilen (PTFE) kullanılarak kendi laboratuarımızda üretilen bir TENG, 5 Hz altı hareketler için modellenmiştir. Hasatlanan enerji, gerilimi 70 V'a ulaşana kadar harici bir kapasitansta depolanır, bu da arka arkaya üç basma ve bırakma mekanik döngüsüyle elde edilmektedir. 70 ile 2 V aşağı dönüşüm iki aşamada yapılmıştır; 70 V'tan 10 V'a dönüşüm buck dönüştürücü ile ve ardından 10 V'tan 2 V'a dönüşüm anahtarlamalı kapasitör DC-DC dönüştürücü ile gerçekleştirilir. TSMC 0.18 um HV BCD teknolojisiyle, 6.25 mm2 aktif alana sahip bir yonga üretilmiştir. Uçtan uca maksimum verimlilik, 1 Hz'lik hareket için %32.71 olarak ölçülmüştür ve yüke 4 ms için toplam 722 uW güç aktarımı yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the first integrated circuit (IC) implementation of parallel synchronized switching harvesting on inductor (parallel-SSHI) is presented for triboelectric energy harvester targeting 1 Hz to 5 Hz mechanical motions. It is accompanied by on-chip buck and switched-capacitor DC-DC converters, all capable of handling 70 V levels. Unlike piezoelectric harvesters, triboelectric nanogenerators (TENGs) can produce very high open-circuit voltages; thus, the proposed system utilizes this property within the technology limits to maximize the extracted power. An in-house manufactured TENG using steel and polytetrafluoroethylene (PTFE) is modeled for sub-5 Hz motions. The energy is extracted and stored in an external capacitance until its voltage reaches 70 V, which is achieved in three press-and-release mechanical cycles. 70-to-2 V down conversion is carried on by a 70-to-10 V buck converter followed by a 10-to-2 V switched-capacitor DC-DC converter. A chip is manufactured in TSMC 0.18 um HV BCD process with an active area of 6.25 mm2. End-to-end peak efficiency is measured as 32.71% for 1 Hz motion with a 722 uW total power delivery to the load for 4 ms.
Benzer Tezler
- Ovulasyon indüksiyonu tedavisinde folliküler gelişimin ultrasonografik takibi
Başlık çevirisi yok
MERİH BAYRAM
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1987
Kadın Hastalıkları ve DoğumGazi ÜniversitesiKadın Hastalıkları ve Doğum Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MÜLAZIM YILDIRIM
- Çimentonun sertleşmesi üzerinde kimyasal komponentlerin etkisi
Başlık çevirisi yok
NACİYE TÜRKEL
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CEBE
- Bazı esterlerin kinetik incelenmesi ve termodinamik parametrelerin belirlenmesi
Kinetic study and detesmination of thermodnamic parameters of some esters
İBRAHİM TAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CEBE
- İzmir'de bazı yolların kapatılarak yaya bölgeleri oluşturma da kent peyzajını geliştirme açısından yeniden planlanması üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
BAHAR TÜRKYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Şehircilik ve Bölge PlanlamaEge ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
- Atherosklerotik kalp hastalıklarında risk faktörleri
Risk factors in the coronary artery disease
MURAT SUHER