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1
외부의 열전 소자로부터 입력 노드로 인가되는 입력 전압에 기초하여 에너지를 축적하는 하나의 인덕터를 구비하고, 상기 입력 전압에 기초하여 제2 출력 전압을 선택적으로 생성하고, 상기 제2 출력 전압을 제1 노드에 연결된 에너지 저장 장치에 저장하되, 복수의 제어 전압 신호들 및 스위칭 제어 신호들에 기초하여 벅 컨버터, 부스트 컨버터 및 단일-입력 멀티-출력(single-input multi-output(SIMO) 부스트 컨버터 중 하나로 동작하여 제1 동작 모드에서는 상기 입력 전압과 상기 제2 출력 전압을 기초로 제1 출력 전압을 생성하고, 제2 동작 모드에서는 상기 입력 전압을 기초로 상기 제1 출력 전압을 생성하고, 제3 동작 모드에서는 상기 입력 전압을 기초로 상기 제1 출력 전압과 상기 제2 출력 전압을 생성하는 재구성가능(reconfigurable) 컨버터; 및 상기 입력 전압, 상기 하나의 인덕터의 제1 단에 연결되는 제1 스위칭 노드의 제1 전압, 상기 인덕터의 제2 단에 연결되는 제2 스위칭 노드의 제2 전압, 상기 제1 출력 전압 및 상기 제2 출력 전압에 기초하여 상기 제어 전압 신호들과 상기 스위칭 제어 신호들을 생성하는 제어 전압 생성기를 포함하는 전력관리 집적회로
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2
제1항에 있어서, 상기 부하가 상기 열전 소자가 제공하는 이용가능 전력보다 큰 전력을 소모하는 상기 제1 동작 모드에서, 상기 재구성가능 컨버터는 상기 벅 컨버터로 동작하고,상기 부하가 상기 열전 소자가 제공하는 상기 이용가능 전력보다 작은 전력을 소모하는 경우에, 상기 재구성가능 컨버터는 상기 제2 동작 모드에서 상기 부스터 컨버터로 동작하거나 상기 제3 동작 모드에서 상기 SIMO 부스트 컨버터로 동작하는 전력관리 집적회로
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3
제2항에 있어서, 상기 제1 동작 모드에서, 상기 재구성가능 컨버터는 상기 입력 전압 및 상기 제2 출력 전압에 기초하여 상기 하나의 인덕터에 축적된 에너지를 상기 부하에 전달하는 전력관리 집적회로
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4
제2항에 있어서, 상기 열전 소자가 제공하는 상기 이용가능 전력이 기준값 미만인 상기 제2 동작 모드에서, 상기 재구성가능 컨버터는 상기 부스트 컨버터로 동작하고, 상기 제2 동작 모드에서 상기 부스트 컨버터는 상기 입력 전압에 기초하여 상기 인덕터에 축적된 에너지를 상기 부하에 전달하는 전력관리 집적회로
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5
제2항에 있어서, 상기 열전 소자가 제공하는 상기 이용가능 전력이 기준값 이상인 상기 제3 동작 모드에서, 상기 재구성가능 컨버터는 상기 SIMO 부스트 컨버터로 동작하고, 상기 제3 동작 모드에서 상기 SIMO 부스트 컨버터는 상기 입력 전압에 기초하여 축적된 에너지를 상기 부하와 상기 에너지 저장 장치에 전달하는 전력관리 집적회로
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6
제1항에 있어서, 상기 재구성가능 컨버터는상기 입력 노드와 상기 제1 스위칭 노드 사이에 연결되고, 상기 스위칭 제어 신호들 중 제1 스위칭 제어 신호를 수신하는 수신하는 제1 스위칭 소자;상기 제1 스위칭 노드와 상기 제2 스위칭 노드 사이에 연결되는 상기 하나의 인덕터;상기 제1 스위칭 노드와 접지 전압 사이에 연결되고, 상기 전압 제어 신호들 중 제2 전압 제어 신호를 수신하는 제2 스위칭 소자; 상기 제2 스위칭 노드와 상기 접지 전압 사이에 연결되고, 상기 전압 제어 신호들 중 제2 전압 제어 신호를 수신하는 제3 스위칭 소자;상기 제2 스위칭 노드와 상기 출력 노드 사이에 연결되고, 상기 스위칭 제어 신호들 중 제2 스위칭 제어 신호를 수신하는 제4 스위칭 소자;상기 제1 스위칭 노드와 상기 제1 노드에 연결되고, 상기 전압 제어 신호들 중 제3 전압 제어 신호를 수신하는 제5 스위칭 소자;상기 제2 스위칭 노드와 상기 제1 노드에 연결되고, 상기 전압 제어 신호들 중 제4 전압 제어 신호를 수신하는 제6 스위칭 소자;상기 입력 노드와 상기 에너지 저장 장치에 연결되는 제2 노드 사이에 연결되고, 상기 복수의 스위칭 제어 신호들 중 제3 스위칭 제어 신호를 수신하는 제7 스위칭 소자; 및상기 제2 노드와 상기 접지 전압 사이에 연결되고, 상기 복수의 스위칭 제어 신호들 중 제3 스위칭 제어 신호를 수신하는 제8 스위칭 소자를 포함하고,상기 제5 스위칭 소자와 상기 제6 스위칭 소자는 상기 제1 노드에 대하여 병렬로 연결되는 전력관리 집적회로
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7
제6항에 있어서,상기 제1 스위칭 소자는 상기 입력 노드에 연결되는 소스, 상기 제1 스위칭 노드에 연결되는 드레인, 상기 제1 스위칭 제어 신호를 수신하는 게이트 및 상기 접지 전압에 연결되는 바디를 구비하는 제1 엔모스 트랜지스터를 포함하고,상기 제2 스위칭 소자는 상기 제1 스위칭 노드에 연결되는 드레인, 상기 제1 제어 전압 신호를 수신하는 게이트, 상기 접지 전압에 연결되는 소스 및 상기 접지 전압에 연결되는 바디를 구비하는 제2 엔모스 트랜지스터를 포함하고,상기 제3 스위칭 소자는 상기 제2 스위칭 노드에 연결되는 드레인, 상기 제2 제어 전압 신호를 수신하는 게이트, 상기 접지 전압에 연결되는 소스 및 상기 접지 전압에 연결되는 바디를 구비하는 제3 엔모스 트랜지스터를 포함하고,상기 제4 스위칭 소자는 상기 제2 스위칭 노드에 연결되는 소스, 상기 제2 스위칭 제어 신호를 수신하는 게이트, 상기 출력 노드에 연결되는 드레인, 상기 제1 노드의 제1 전압을 수신하는 바디를 구비하는 제1 피모스 트랜지스터를 포함하고,상기 제5 스위칭 소자는 상기 제1 노드에 연결되는 소스, 상기 제3 제어 전압 신호를 수신하는 게이트, 상기 제1 스위칭 노드에 연결되는 드레인 및 상기 제1 노드에 연결되는 바디를 구비하는 제2 피모스 트랜지스터를 포함하고,상기 제6 스위칭 소자는 상기 제1 노드에 연결되는 소스, 상기 제4 제어 전압 신호를 수신하는 게이트, 상기 제2 스위칭 노드에 연결되는 드레인 및 상기 제1 노드에 연결되는 바디를 구비하는 제3 피모스 트랜지스터를 포함하고,상기 제7 스위칭 소자는 상기 입력 노드에 연결되는 소스, 상기 제3 스위칭 제어 신호를 수신하는 게이트, 상기 제2 노드에 연결되는 드레인 및 상기 접지 전압에 연결되는 바디를 구비하는 제4 엔모스 트랜지스터를 포함하고,상기 제8 스위칭 소자는 상기 제2 노드에 연결되는 드레인, 상기 제4 스위칭 제어 신호를 수신하는 게이트, 상기 접지 전압에 연결되는 소스 및 상기 접지 전압에 연결되는 바디를 구비하는 제5 엔모스 트랜지스터를 포함하는 전력관리 집적회로
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8
제6항에 있어서, 상기 제1 동작 모드 동안에, 상기 제1 내지 제4 전압 제어 신호들 및 상기 제1 내지 제4 스위칭 제어 신호들에 응답하여,상기 제1 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자, 상기 6 스위칭 소자, 상기 제8 스위칭 소자는 턴-오프되고, 상기 제7 스위칭 소자는 도통되어 상기 제2 노드를 상기 입력 노드에 연결시키고, 상기 제5 스위칭 소자는 상기 제3 제어 전압 신호에 응답하여 동작하고, 상기 제2 스위칭 소자는 상기 제1 제어 전압 신호에 응답하여 동작하고, 상기 제4 스위칭 소자는 상기 제 2 스위칭 노드를 상기 출력 노드에 연결시켜, 상기 입력 전압과 상기 제2 출력 전압에 기초하여 상기 하나의 인덕터에 축적된 에너지를 상기 부하에 전달하고, 상기 재구성가능 컨버터는 상기 벅 컨버터로 동작하는 전력관리 집적회로
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9
제6항에 있어서, 상기 제2 동작 모드 동안에, 상기 제1 내지 제4 전압 제어 신호들 및 상기 제1 내지 제4 스위칭 제어 신호들에 응답하여,상기 제1 스위칭 소자, 상기 제5 스위칭 소자, 상기 제6 스위칭 소자, 상기 제7 스위칭 소자 및 상기 제8 스위칭 소자는 턴-오프되고, 상기 제1 스위칭 소자는 상기 제1 스위칭 제어 신호에 응답하여 도통되어 상기 입력 노드를 상기 제1 스위칭 노드에 연결시키고, 상기 제3 스위칭 소자는 상기 제2 제어 전압 신호에 응답하여 동작하고, 상기 제4 스위칭 소자는 상기 제2 스위칭 제어 신호에 응답하여 도통되어 상기 제2 스위칭 노드를 상기 출력 노드에 연결시켜,상기 입력 전압에 기초하여 상기 하나의 인덕터에 축적된 에너지를 상기 부하로 전달하고, 상기 재구성가능 컨버터는 상기 부스트 컨버터로 동작하는 전력관리 집적회로
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10
제6항에 있어서, 상기 제3 동작 모드 동안에, 상기 제1 내지 제4 전압 제어 신호들 및 상기 제1 내지 제4 스위칭 제어 신호들에 응답하여,상기 제2 스위칭 소자, 상기 제5 스위칭 소자 및 상기 제7 스위칭 소자는 턴-오프되고, 상기 제1 스위칭 소자는 도통되어 상기 입력 노드를 상기제1 스위칭 노드에 연결시키고, 상기 제3 스위칭 소자는 상기 제2 제어 전압 신호에 응답하여 동작하고, 상기 제4 스위칭 소자는 도통되어 상기 제2 스위칭 노드를 상기 출력 노드에 연결시키고, 상기 제6 스위칭 소자는 상기 제4 전압 제어 신호에 응답하여 동작하고, 상기 제8 스위칭 소자는 도통되어 상기 접지 전압을 상기 제2 노드에 연결시켜,상기 입력 전압에 기초하여 상기 하나의 인덕터에 축적된 에너지를 상기 부하와 상기 에너지 저장 장치로 전달하고, 상기 재구성가능 컨버터는 상기 SIMO 부스트 컨버터로 동작하는 전력관리 집적회로
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제6항에 있어서, 상기 제어 전압 생성기는상기 입력 전압에 기초하여 상기 열전 소자로부터 상기 SIDO 부스트 컨버터에 최대 전력이 전달되는 경우의 최대 전력 전달 전압에 기초하여 상기 제1 제어 전압 신호와 상기 제2 제어 전압 신호를 생성하는 제1 제어 전압 생성부; 상기 제1 전압과 상기 출력 전압의 차이에 기초하여 상기 제3 제어 전압 신호를 생성하고, 상기 제2 전압과 상기 제2 출력 전압의 차이에 기초하여 상기 제4 제어 전압 신호를 생성하는 제2 제어 전압 생성부; 및상기 부하가 상기 열전 소자가 제공하는 이용가능 전력보다 큰 전력을 소모하는 제1 동작 모드에서 활성화되는 인에이블 신호에 응답하여 상기 제1 내지 제4 스위칭 제어 신호들을 생성하는 제3 제어 전압 생성부를 포함하는 전력관리 집적 회로
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주변의 에너지원으로부터 발생하는 에너지를 수집하여 입력 전압을 생성하는 에너지 하베스터;입력 노드를 통하여 상기 입력 전압을 수신하고, 상기 입력 전압에 기초하여 제2 출력 전압을 선택적으로 생성하고, 상기 제2 출력 전압을 제1 노드에 제공하되, 상기 입력 전압에 기초하고 동작 모드에 따라 상기 제2 출력 전압에 선택적으로 기초하여 제1 출력 전압을 생성하고, 상기 제1 출력 전압을 출력 노드로 제공하는 전력관리 집적회로;상기 출력 노드에 연결되어 상기 제1 출력 전압을 제공받아 동작하는 어플리케이션; 및상기 제1 노드 및 제2 노드에 연결되어, 상기 제2 출력 전압을 내부에 저장하는 에너지 저장 장치를 포함하고,상기 전력관리 집적 회로는 상기 어플리케이션에서 소모되는 부하 전류에 기초하여 상기 동작 모드에 따라 벅 컨버터, 부스트 컨버터, 및 단일-입력 멀티-출력(single-input multi-output(SIMO) 부스트 컨버터 중 하나로 동작하는 재구성가능(reconfigurable)컨버터를 포함하는 에너지 하베스팅 시스템
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제12항에 있어서, 상기 전력관리 집적회로는상기 전력관리 집적 회로는 상기 어플리케이션에서 소모되는 부하 전류에 기초하여 상기 동작 모드에 따라 벅 컨버터, 부스트 컨버터, 및 단일-입력 멀티-출력(single-input multi-output(SIMO) 부스트 컨버터 중 하나로 동작하는 재구성가능(reconfigurable)컨버터를 포함하는 상기 재구성가능(reconfigurable) 컨버터; 및 상기 입력 전압, 상기 인덕터의 제1 단에 연결되는 제1 스위칭 노드의 제1 전압, 상기 인덕터의 제2 단에 연결되는 제2 스위칭 노드의 제2 전압, 상기 제1 출력 전압 및 상기 제2 출력 전압에 기초하여 상기 제어 전압 신호들과 상기 스위칭 제어 신호들을 생성하는 제어 전압 생성기를 포함하는 에너지 하베스팅 시스템
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제12항에 있어서, 상기 어플리케이션이 상기 에너지 하베스터가 제공하는 이용가능 전력보다 큰 전력을 소모하는 상기 제1 동작 모드에서, 상기 재구성가능 컨버터는 상기 벅 컨버터로 동작하고,상기 어플리케이션이 상기 에너지 하베스터가 제공하는 상기 이용가능 전력보다 작은 전력을 소모하는 경우에, 상기 재구성가능 컨버터는 상기 제2 동작 모드에서 상기 부스터 컨버터로 동작하거나 상기 제3 동작 모드에서 상기 SIMO 부스트 컨버터로 동작하는 전력관리 집적회로
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