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에너지 하베스팅 시스템의 최대 전력점 추적 장치에 있어서,외부 에너지원으로부터 전류(IIN)가 입력되면, 상기 입력 전류(IIN)의 기울기에 대응한 제1 미분 전압(VDFF1)을 출력하는 제1 미분기;상기 입력 전류(IIN)와 상기 제1 미분 전압(VDFF1)을 나누어 제1 DC 신호(IRCC)를 출력하는 제1 나눗셈기;상기 입력 전류(IIN)에 대한 전압값(VIN)이 입력되면, 상기 입력 전압(VIN)의 기울기에 대응한 제2 미분 전압(VDFF2)을 출력하는 제2 미분기;상기 입력 전압(VIN)과 상기 제2 미분 전압(VDFF2)을 나누어 제2 DC 신호(VRCC)를 출력하는 제2 나눗셈기; 및상기 제1 및 제2 DC 신호(IRCC, VRCC)를 비교하고 그 결과에 기초하여 최대 전력점 추적을 위한 임피던스 조절신호를 출력하는 임피던스 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 시스템의 최대 전력점 추적 장치
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제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 나눗셈기 각각은상기 제1 및 제2 미분 전압(VDFF1, VDFF2)에 포함된 공통 모드 전압(Common Mode voltage)을 제거하기 위한 2개의 전압-전류(VI) 컨버터; 및상기 전압-전류(VI) 컨버터들의 출력신호를 나누어 출력하는 전류 나눗셈기를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 시스템의 최대 전력점 추적 장치
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제1항에 있어서, 상기 임피던스 조절부는상기 제1 및 제2 DC 신호(IRCC, VRCC)를 비교하는 비교기; 및상기 비교기의 비교 결과에 기초하여 상기 임피던스 조절신호를 출력하는 업/다운 카운터를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 시스템의 최대 전력점 추적 장치
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제3항에 있어서, 상기 비교기는 입력되는 클록신호에 의해 동작이 제어되는 클럭드_비교기(clocked comparator)로 구현되어,상기 클록신호가 ‘1’인 경우 상기 제1 및 제2 DC 신호(IRCC, VRCC)를 비교하고, 상기 클록신호가 ‘0’인 경우 노드를 리셋하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 시스템의 최대 전력점 추적 장치
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제3항에 있어서, 상기 업/다운 카운터는상기 비교기의 비교 결과로 출력되는 업/다운 신호에 응답하여 그 값이 증/감되는 n비트의 바이너리 신호를 출력하는 n비트 바이너리 카운터로 구성되며,상기 n비트의 바이너리 신호는상기 하베스팅 시스템에 포함된 커패시터 어레이의 온/오프를 제어하여 임피던스를 조절하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 시스템의 최대 전력점 추적 장치
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에너지 하베스팅 시스템에 있어서, 외부 에너지원으로부터 입력되는 입력전류(IIN)를 감지하여 전압 값(VIN)으로 변환하는 전류센서;커패시터 어레이를 포함하고, 상기 전류센서에서 변환되어 입력되는 전압값(VIN)이 상기 커패시터 어레이 양단에 걸리면, 그 전압 값(VIN)을 2배로 승압시켜 출력하는 충전회로; 및상기 입력전류(IIN)와 그에 대응한 전압 값(VIN)의 기울기에 기초하여 최대전력점 여부를 결정하고, 최대 전력점을 추적하기 위한 임피던스 조절신호를 생성하여 상기 충전회로로 출력하는 최대 전력점 추적 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 시스템
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제6항에 있어서, 상기 충전회로는 항상 켜져있는 하나의 커패시터(unit capacitor)와, 온/오프가 제어되는 n개의 커패시터들을 포함하고, 입력되는 제어신호에 의거하여 전하(charge)를 저장 또는 펌핑하는 제1 및 제2 커패시터 어레이(capacitor array);상기 제1 및 제2 커패시터 어레이 각각의 바텀노드(bottom node)로 제어신호를 출력하는 레버 컨버터(lever converter); 및상기 제1 및 제2 커패시터 어레이 각각의 탑노드(top node)에 전하를 공급하거나 상기 제1 및 제2 커패시터 어레이 각각의 탑노드(top node)의 전하를 출력으로 전달하는 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 시스템
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제7항에 있어서, 상기 온/오프가 제어되는 n개의 커패시터들은항상 켜져있는 하나의 커패시터의 크기가 1이라면 그 크기가 21부터 2n(이 때, n은 자연수)까지 기하급수적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 시스템
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제7항에 있어서, 상기 레버 컨버터(lever converter)는상기 제1 및 제2 커패시터 어레이 각각의 바텀노드(bottom node)로 ‘0’과 동작전압인 상기 ‘입력전압(VIN)’을 번갈아가면서 전달하되, 상기 제1 및 제2 커패시터 어레이 각각의 바텀노드(bottom node)에 서로 다른 값을 전달하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 시스템
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제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2 커패시터 어레이(capacitor array) 각각은해당 커패시터 어레이의 바텀노드(bottom node)에 ‘0’이 입력되면, 해당 커패시터 어레이 양단에 상기 ‘입력전압(VIN)’의 전위차가 형성되도록, 상기 스위치부를 통해 전달된 전하를 저장하고, 해당 커패시터 어레이의 바텀노드(bottom node)에 상기 ‘입력전압(VIN)’이 입력되는 순간,해당 커패시터 어레이 양단에 상기 ‘입력전압(VIN)’의 전위차가 형성되도록, 상기 스위치부를 통해 순간적으로 전달된 전하를 저장하여, ‘입력전압(VIN)’을 2배로 승압시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 시스템
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제6항에 있어서, 상기 최대 전력점 추적 장치는상기 입력 전류(IIN)의 기울기에 대응한 제1 미분 전압(VDFF1)을 출력하는 제1 미분기;상기 입력 전류(IIN)와 상기 제1 미분 전압(VDFF1)을 나누어 제1 DC 신호(IRCC)를 출력하는 제1 나눗셈기;상기 입력 전류(IIN)에 대한 전압값(VIN)이 입력되면, 상기 입력 전압(VIN)의 기울기에 대응한 제2 미분 전압(VDFF2)을 출력하는 제2 미분기;상기 입력 전압(VIN)과 상기 제2 미분 전압(VDFF2)을 나누어 제2 DC 신호(VRCC)를 출력하는 제2 나눗셈기; 및상기 제1 및 제2 DC 신호(IRCC, VRCC)를 비교하고 그 결과에 기초하여 최대 전력점 추적을 위한 임피던스 조절신호를 출력하는 임피던스 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 시스템
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제11항에 있어서, 상기 제1 및 제2 나눗셈기 각각은상기 제1 및 제2 미분 전압(VDFF1, VDFF2)에 포함된 공통 모드 전압(Common Mode voltage)을 제거하기 위한 2개의 전압-전류(VI) 컨버터; 및상기 전압-전류(VI) 컨버터들의 출력신호를 나누어 출력하는 전류 나눗셈기를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 시스템
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제11항에 있어서, 상기 임피던스 조절부는상기 제1 및 제2 DC 신호(IRCC, VRCC)를 비교하는 비교기; 및상기 비교기의 비교 결과에 기초하여 상기 임피던스 조절신호를 출력하는 업/다운 카운터를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 시스템
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제13항에 있어서, 상기 비교기는 입력되는 클록신호에 의해 동작이 제어되는 클럭드_비교기(clocked comparator)로 구현되어,상기 클록신호가 ‘1’인 경우 상기 제1 및 제2 DC 신호(IRCC, VRCC)를 비교하고, 상기 클록신호가 ‘0’인 경우 노드를 리셋하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 시스템
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제13항에 있어서, 상기 업/다운 카운터는상기 비교기의 비교 결과로 출력되는 업/다운 신호에 응답하여 그 값이 증/감되는 n비트의 바이너리 신호를 출력하는 n비트 바이너리 카운터로 구성되며,상기 n비트의 바이너리 신호는상기 커패시터 어레이의 온/오프를 제어하여 임피던스를 조절하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 시스템
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제10항에 있어서, 상기 에너지 하베스팅 시스템은상기 충전회로의 입력단에 연결되어, 상기 충전회로의 입력 전류/전압 값이 급변하지 않도록 필터링하는 입력 커패시턴스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 시스템
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