一种适用于射频能量收集系统的自适应MPPT技术

摘要

在射频能量收集系统中，射频整流器的非线性使其最大功率追踪电压（取得最大输出功率时的输出电压）与开路电压的比例并非为50%,且该比例随输入功率变化，因而传统的开路电压法（FOCV）不再适用。为保证射频整流器进行最大功率传输，将开路电压法和干扰观测法（P&O）相结合，发展了一种适用于射频能量收集系统的自适应最大功率追踪技术。该技术基于PWM+PFM的混合调制方式，在二分之一开路电压的基础上自适应地调整射频整流器的追踪电压微扰量，同时观测DC-DC转换器输出电容的充电时间。当充电时间达到最短时，射频整流器的输出功率达到最大，此时的追踪电压为最大功率追踪电压。自适应最大功率追踪技术可解决开路电压法追踪不精确以及干扰观测法在最大功率追踪点附近左右摇摆等问题。采用180 nm CMOS工艺进行设计及验证，结果表明，MPPT追踪效率峰值为99%,DC-DC转换器的转换效率峰值为86.46%,系统转换效率峰值为58.57%(@输入功率P_AV=-8 dBm)。

关键词

射频能量收集 / 最大功率追踪 / FOCV与P&O结合 / DC-DC转换器 / 交叉耦合整流器

基金资助

国家自然科学基金(61861009,62064002); 广西无线宽带通信与信号处理重点实验室主任基金(GXKL06200105); 桂林电子科技大学研究生科研创新计划(2020YCXS040)