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KR102312805B1 - 에너지 하베스팅 시스템에서의 최대 전력 지점 추적 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

에너지 하베스팅 시스템에서의 최대 전력 지점 추적 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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KR102312805B1
KR102312805B1 KR1020200065509A KR20200065509A KR102312805B1 KR 102312805 B1 KR102312805 B1 KR 102312805B1 KR 1020200065509 A KR1020200065509 A KR 1020200065509A KR 20200065509 A KR20200065509 A KR 20200065509A KR 102312805 B1 KR102312805 B1 KR 102312805B1
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조종완
최경덕
부영건
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주식회사 스카이칩스
성균관대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 전력 기술, 특히 에너지 하베스팅 시스템의 최대 전력 지점 추적(MPPT: Maximum Power Point Tracking) 기술에 관한 것이다. DC-DC 컨버터의 출력 전압이 하이 기준전압(VREFH)에 도달하는 시간을 카운트한 값을 이용하여 최대 전력 방향으로 DC-DC 컨버터의 제어 파라메터를 변화시켜 출력한다.

Description

에너지 하베스팅 시스템에서의 최대 전력 지점 추적 장치 및 그 제어 방법{Maximum power point tracking apparatus and control method}
전력 기술, 특히 에너지 하베스팅 시스템에 적합한 최대 전력 지점 추적 기술이 개시된다.
에너지 하베스팅 시스템에서는 출력 부하단으로 고효율로 전력을 공급하기 위해 최대 전력 지점 추적 기법 (MPPT: Maximum Power Point Tracking scheme) 을 사용한다. 통상적인 최대 전력 지점 추적 기법에 따르면, 출력 부하단의 전력을 감지하여 출력 전력이 최대로 되는 방향으로 부하 또는 입력 단의 전력을 조절한다. 전력을 감지하기 위해서는 아날로그-디지털 변환기 및 디지털-아날로그 변환기 등을 통해 전압과 전류를 모두 감지해야 한다. 전압 감지 회로, 전류 감지 회로, 아날로그-디지털 변환기 및 디지털-아날로그 변환기 등의 부가적인 회로로 인해 소비 전력이 증가한다. 또한 반도체 집적회로로 구현할 경우 이러한 아날로그 소자들로 인해 칩 면적이 증가하게 된다. 또한 최대 전력 지점 추적을 위해 부하 또는 입력 단의 전력을 조절할 경우 출력단의 안정에 추가로 시간이 소요된다.
제안된 발명은 부가적인 회로를 최소로 할 수 있는 에너지 하베스팅 시스템의 최대 전력 지점 추적 기법을 제시하는 것을 목적으로 한다.
나아가 제안된 발명은 에너지 하베스팅 시스템 최대 전력 지점 추적 기법에서 소비 전력을 줄이는 것을 목적으로 한다.
나아가 제안된 발명은 에너지 하베스팅 시스템의 최대 전력 지점 추적 기법이구현된 집적회로의 칩 면적을 줄이는 것을 목적으로 한다.
나아가 제안된 발명은 에너지 하베스팅 시스템의 최대 전력 지점 추적 기법에서 안정화 속도를 개선하는 것을 목적으로 한다.
제안된 발명의 일 양상에 따르면, 최대 전력 지점 추적 장치는 DC-DC 컨버터의 출력 전압이 하이 기준전압(VREFH)에 도달하는 시간을 카운트한 값이 최소로 되는 DC-DC 컨버터의 제어 파라메터를 출력한다.
또 다른 양상에 따르면, 제어 파라메터는 DC-DC 컨버터를 펄스폭변조(PWM) 모드와 펄스주파수변조(PFM) 모드 중 하나의 변조 모드로 동작하도록 설정하는 모드 제어 워드 (MCW)를 포함할 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, DC-DC 컨버터의 출력 전압이 로우 기준전압에 도달하는 시점부터 하이 기준전압에 도달하는 시점까지 시간이 카운트될 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, DC-DC 컨버터의 출력 전압이 하이 기준전압에 도달하면 출력 전압을 로우 기준전압 이하로 방전시킬 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 로우 기준전압과 하이 기준전압을 변경함으로써 부하조건을 결정할 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 펄스 주파수 변조 모드와 펄스폭 변조 모드에서의 카운트 값의 차이가 변조기준치보다 크면 카운터가 작은 값 쪽으로 변조 모드를 설정할 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 변조 모드별 카운트값의 차이가 변조기준치보다 작으면 변조 기준치에 도달할 때까지 충전시간(TCH)을 늘일 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 변조 모드가 결정되면 코어 사이즈를 변경하고 카운트값을 확인하여 코어 크기를 결정할 수 있다.
제안된 발명에 따라, 아날로그 회로의 사용이 회피되기 때문에 회로 면적이 줄어들고 칩 면적이 감소된다. 또한 회로 구성이 단순화되어 소모 전력이 줄어든다.
나아가 제안된 발명은 에너지 하베스팅 시스템의 DC-DC 컨버터의 출력이 안정화되는 시간을 이용하기 때문에 최대 전력 지점 추적을 위한 별도의 추적 시간 및 안정화 시간이 필요하지 않아 출력이 신속히 안정화될 수 있다. 또한 DC-DC 컨버터의 변조 모드, 듀티, 코어 크기 변화에 적용함으로써 넓은 입력 범위의 에너지 하베스팅 소스에 대해 최대 효율로 에너지 하베스팅을 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 전력 지점 추적 장치가 적용된 에너지 하베스팅 시스템의 일 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에서 DC-DC 컨버터(120)의 일 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 실시예에 따른 최대 전력 지점 추적 장치(100)에서 제어부(140)의 일 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 최대 전력 지점 추적 장치가 적용된 DC-DC 컨버터의 충전 기간의 예시적인 동작 타이밍도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 최대 전력 지점 추적 장치가 적용된 DC-DC 컨버터의 방전 기간의 예시적인 동작 타이밍도이다.
도 6은 에너지 하베스팅 시스템에서의 최대 전력 지점 추적 제어 방법의 제 1 실시예의 구성을 도시한 흐름도이다.
도 7은 에너지 하베스팅 시스템에서의 최대 전력 지점 추적 제어 방법의 제 2 실시예의 구성을 도시한 흐름도이다.
도 8은 에너지 하베스팅 시스템에서의 최대 전력 지점 추적 제어 방법의 제 3 실시예의 구성을 도시한 흐름도이다.
도 9는 에너지 하베스팅 시스템에서의 최대 전력 지점 추적 제어 방법의 제 4 실시예의 구성을 도시한 흐름도이다.
전술한, 그리고 추가적인 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명하는 실시예들을 통해 구체화된다. 각 실시예들의 구성 요소들은 다른 언급이나 상호간에 모순이 없는 한 실시예 내에서 또는 타 실시예들의 구성요소들과 다양한 조합이 가능한 것으로 의도되었다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 기재 내용 혹은 제안된 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 전력 지점 추적 장치가 적용된 에너지 하베스팅 시스템의 일 실시예의 구성을 도시한 블록도이다. 도 1에서 점선으로 표시된 부분은 본 발명에 따른 최대 전력 지점 추적 장치(100)의 구성을 나타낸 블록도이다.
일 양상에 따르면, 최대 전력 지점 추적 장치(100)는 DC-DC 컨버터의 출력 전압이 하이 기준전압(VREFH)에 도달하는 시간을 카운트한 값이 최소로 되는 DC-DC 컨버터의 제어 파라메터를 출력한다. 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅 시스템은 에너지 하베스팅 소스(110)와, DC-DC 컨버터(120)와, 출력 캐패시터(CL)(130)와 그리고 최대 전력 지점 추적 장치(100)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 에너지 하베스팅 소스(110)의 회로의 적어도 일부, DC-DC 컨버터(120)는 하나의 반도체 집적회로로 구현될 수 있다. 최대 전력 지점 추적 장치(100)는 이 반도체 집적회로의 일부로 구현될 수도 있고, 별개의 집적회로로 구현될 수도 있다. 출력 커패시터(130) 등 대용량 전기 소자들은 집적회로의 외부 개별 부품으로 구현되는 경우가 많다.
에너지 하베스팅 소스(110)는 태양 에너지, 열 에너지, 신체 에너지, 전파 에너지, 중력 에너지, 진동 에너지 등 주변에 존재하는 에너지원 중 어느 하나로부터 전력을 생성하여 출력한다. 도시된 실시예에서, 에너지 하베스팅 소스(110)는 시변 직류 신호를 출력한다. DC-DC 컨버터(120)는 에너지 하베스팅 소스(110)의 시변 직류 신호 출력을 스위칭하여 보다 안정된, 즉 평활화된 직류 신호를 출력한다. 도시된 실시예에서, 출력 직류 신호는 출력 커패시터(130)에 충전된다.
제안된 발명의 일 양상에 따르면, 최대 전력 지점 추적 장치(100)는 비교부(150)와, 제어부(140)를 포함한다. 비교부(150)는 DC-DC 컨버터(120)의 출력 전압과 하이 기준전압(VREFH)을 비교하는 제 1 비교기(153)를 포함한다. 예를 들면 하이 기준전압은 밴드갭기준전압 회로로부터 생성될 수 있다.
제어부(140)는 비교부(150)를 통해 출력된 신호를 기준으로 동작하여, DC-DC 컨버터(120)의 출력 전압이 하이 기준전압에 도달하는 시간을 측정하는 카운터의 카운트 값을 이용하여 최대 전력이 되는 방향으로 DC-DC 컨버터(120)의 제어 파라메터를 변화시켜 출력한다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에서 DC-DC 컨버터(120)의 일 실시예의 구성을 도시한 블록도이다. 도시된 실시예에서, DC-DC 컨버터(120)는 다중 코어 벅 컨버터(124) 및 다중 코어 부스터 컨버터(126)를 포함하는 벅-부스트 컨버터(Buck-Boost Converter)로 구현된다. 다중 코어 벅 컨버터(124)는 각각 상이한 크기의 코어(core)를 가진 복수의 트랜스포머를 포함한다. 또 도시된 다중 코어 부스터 컨버터(126)도 각각 상이한 크기의 코어(core)를 가진 복수의 트랜스포머를 포함한다. 도시된 실시예에서, 다중 코어 부스터 컨버터(126)를 포함하는 벅-부스트 컨버터(Buck-Boost Converter)는 펄스폭변조(PWM: Pulse Width Modulation) 방식과 펄스주파수변조(PFM: Pulse Frequency Modulation) 방식 중 하나로 동작할 수 있다.
일반적인 벅-부스트 컨버터의 변조 모드는 게이트 스위치의 스위칭 클럭에 따라 펄스폭변조(PWM: Pulse Width Modulation) 방식과 펄스주파수변조(PFM: Pulse Frequency Modulation) 방식으로 나눌 수 있다. 펄스폭변조 방식에서 스위칭 클럭은 주파수는 일정하고 듀티가 출력 신호에 따라 가변된다. 이 방식은 무거운 부하에서 출력전압을 유지하는데 효과적이지만, 매 주기마다 스위칭 동작이 이루어지기 때문에 가벼운 부하에서는 전력손실이 상대적으로 크게 발생할 수도 있다. 펄스주파수변조 방식에서는 필요한 순간에만 스위치를 동작시킨다. 이 방식은 변환 효율을 높일 수 있지만 출력 리플(ripple) 특성이 좋지 않아 무거운 부하에서 출력 전압을 유지하는데 불리하다. 도시된 실시예에서 벅-부스트 컨버터는 무거운 부하에서는 펄스폭 제어방식으로 구동하고 경부하에서는 펄스주파수변조 방식으로 구동한다.
일 양상에 따르면, 제어부(140)가 출력하는 제어 파라메터는 모드 제어 워드 (MCW)를 포함할 수 있다. 모드 제어 워드는 DC-DC 컨버터(120)를 펄스폭변조(PWM) 모드와 펄스주파수변조(PFM) 모드 중 하나의 변조 모드로 동작하도록 설정한다. 제어부(140)는 출력 전압을 피드백하여 무거운 부하인지 혹은 가벼운 부하인지 판단하여 변조 모드를 결정할 수 있다.
도시된 실시예에서, PWM 클럭 생성부(121)는 도 1의 제어부(140)에서 출력된 듀티제어워드(DCW : Duty Control Word)에 따른 듀티를 가지고 기준 클럭에 동기화된 스위칭 클럭을 생성하여 출력한다. 도시된 실시예에서, PFM 클럭 생성부(122)는 출력 전압에 따라 스위칭되는 스위칭 클럭을 생성하여 출력한다. 다중화기(123)는 모드 제어 워드(MCW)에 따라 PWM 클럭 생성부(121)와 PFM 클럭 생성부(122)의 출력 중 하나를 선택하여 다중 코어 벅 컨버터(124)의 게이트 스위칭 로직 및 다중 코어 부스터 컨버터(126)의 게이트 스위칭 로직에 스위칭 클럭으로 공급한다.
추가적으로, 제어부(140)가 출력하는 제어 파라메터는 코어 제어 워드(CCW : Core Control Word)를 포함할 수 있다. 코어 제어 워드는 DC-DC 컨버터(120)의 서로 다른 크기를 가진 복수의 코어 중 하나를 선택하도록 설정한다. 제어부(140)는 출력 전압을 피드백하여 적합한 복수의 코어 중 하나를 결정할 수 있다.
추가적으로, 제어부(140)가 출력하는 제어 파라메터는 듀티 제어 워드(DCW:Duty Control Word)를 포함할 수 있다. 듀티 제어 워드(DCW:Duty Control Word)는 펄스폭 변조 모드에서 펄스의 듀티 싸이클을 결정하는 듀티 값을 표현한다. PWM 클럭 생성부(121)는 듀티 제어 워드(DCW)에 따라 결정되는 듀티를 가진 스위칭 클럭을 생성하여 출력한다.
도 3은 도 1에 도시된 실시예에 따른 최대 전력 지점 추적 장치(100)에서 제어부(140)의 일 실시예의 구성을 도시한 블록도이다. 도시된 실시예는 메모리와, 메모리에 저장된 운영체제의 제어 하에 메모리에 저장된 프로그램 명령어를 실행하여 정보를 처리하는 마이크로프로세서로 구현될 수 있다. 도시된 블록도에서 각각의 블록들은 하나의 혹은 이격되어 동일한 기능을 수행하는 복수의 프로그램 명령어의 셋트로 구현될 수 있다.
일 양상에 따르면, 제어부(140)는 카운터(141)와 전력 제어부(142)를 포함한다. 카운터(141)는 도 1의 비교부(150)를 통해 출력된 신호를 기준으로 동작하여, DC-DC 컨버터(120)의 출력 전압이 하이 기준전압에 도달하는 시간을 측정한다. 예를 들어 카운터(141)는 제1 비교부(153)의 출력이 활성 상태일 때까지 카운트 동작한다.
추가적인 양상에 따르면, 비교부(150)는 제 2 비교기(151)를 더 포함할 수 있다. 제 2 비교기(151)는 DC-DC 컨버터(120)의 출력 전압과 로우 기준전압(VREFL)을 비교한다. 이때 카운터(141)는 DC-DC 컨버터(120)의 제2 비교기(151)의 출력 시점부터 제1 비교기(153)의 출력 시점까지 시간을 카운트한다. 도시된 실시예에서, 하이 기준전압과 로우 기준전압은 기준전압 발생부(160)에서 생성되어 출력된다. 예를 들면 기준전압 발생부(160)는 밴드갭기준전압 회로를 포함할 수 있다. 기준전압 발생부(160)는 내부에 제어 가능한 저항을 포함하며 이 저항값을 RCW(Resistor control Word)에 의해 설정하면 하이 기준전압과 로우 기준전압이 달라진다. 도시된 실시예에서, RCW(Resistor control Word) 값이 증가되면 하이 기준전압은 높아지고 로우 기준전압은 낮아져서 충전시간(TCH)이 증가된다.
도 4는 일 실시예에 따른 최대 전력 지점 추적 장치가 적용된 DC-DC 컨버터의 충전 기간의 예시적인 동작 타이밍도이다. 도시된 바와 같이 DC-DC 컨버터(120)의 출력 전압(VOUT)이 로우 기준전압(VREFL)보다 커질 경우, 카운트 시작 신호(CNT_START)가 활성화된다. 또 DC-DC 컨버터(120)의 출력 전압(VOUT)이 하이 기준전압(VREFL)보다 커질 경우, 카운트 정지 신호(CNT_STOP)가 활성화된다. 카운터(141)는 카운트 시작 신호(CNT_START)가 활성화되면 카운트를 시작하고 카운트 정지 신호(CNT_STOP)가 활성화되면 카운트를 종료한다. 이에 의해 카운터(141)는 DC-DC 컨버터(120)의 출력 전압(VOUT)이 로우 기준전압(VREFL)에 도달한 순간부터 하이 기준전압(VREFL)에 도달한 순간까지 걸린 시간을 반영한다. 예를 들어 로우 기준전압(VREFL)과 하이 기준전압(VREFL)은 카운터(141)가 카운트한 값이 안정화 시간(settling time)을 반영하도록 설정될 수 있다.
카운터(141)가 카운트한 값은 메모리(110)에 저장된다. 현재 카운팅 값은 기존에 저장되어 있던 직전 카운팅 값과의 비교를 통해 카운팅 값이 작은 값으로 최대 전력 지점을 추적할 수 있다. 또 다른 예로, 카운팅 값을 일정한 횟수 만큼 누적하여 평균한 값으로 기준 값을 결정할 수 있다. 구간별로 누적 평균한 값은 직전 구간에서 누적 평균한 값과 비교되고 그 결과에 따라 DC-DC 컨버터(120)의 제어 파라메터의 다음 구간 값을 안정화 시간이 줄어드는 방향으로 결정할 수 있다.
일 양상에 따르면, 최대 전력 지점 추적 장치는 방전부(170)를 더 포함할 수 있다. 방전부(170)는 DC-DC 컨버터(120)가 하이 기준전압에 도달한 후 제어부(140)의 제어에 따라 출력 전압을 로우 기준전압 이하로 방전시킨다.
도 5는 일 실시예에 따른 최대 전력 지점 추적 장치가 적용된 DC-DC 컨버터의 방전 기간의 예시적인 동작 타이밍도이다. 앞서 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 충전 기간 동안 DC-DC 컨버터의 출력 전압(VOUT)의 안정화 시간(Settling time)을 확인한 후에는 DC-DC 컨버터의 출력 전압이 다시 로우 기준전압 (VREFL) 이하로 내려가야 한다. 제안된 최대 전력 지점 추적 장치(MPPTC)는 방전 제어 신호(DISCTRL) 를 발생시켜 방전 저항(RDIS)을 출력단에 연결하여, DC-DC 컨버터(120)의 출력 전압(VOUT)이 다시 로우 기준전압(VREFL) 이하로 내려가도록 제어한다. 출력 전압(VOUT)이 로우 기준전압(VREFL) 이하로 떨어지면, 다시 도 3에 도시된 바와 같은 안정화 시간을 확인하기 위한 동작이 반복될 수 있다.
일 양상에 따르면, 최대 전력 지점 추적 장치는 기준전압 발생부(160)를 더 포함할 수 있다. 기준전압 발생부(160)는 제어부(140)의 제어에 따라 결정된 로우 기준전압 및 하이 기준전압을 생성하여 비교부(150)로 출력한다. 기준 전압발생부(160)는 온도에 독립적인 기준 전압 회로인 밴드갭 기준 전압(bandgap voltage reference) 회로와 같이 전력 분야에서 알려진 기준 전압 발생 회로로부터 제어부(140)의 지시에 따른 기준 전압들을 생성하여 출력한다.
제어부(140)는 기준전압 발생부(160)를 제어하여 부하조건을 결정한다. 제어부(140)는 기준 전압 제어 워드(RCW: Resistor Control Word)를 기준전압 발생부(160)로 출력하여 로우기준전압과 하이기준전압을 변경함으로써 부하조건을 결정할 수 있다.
일 양상에 따르면, 전력 제어부(142)는 변조 모드별 안정시간 산출부(143)와 변조모드 설정부(144)를 더 포함할 수 있다. 변조 모드별 안정시간 산출부(143)는 펄스 주파수 변조 모드와 펄스폭 변조 모드에서의 카운터(141)의 카운트 값의 차이를 구한다. 즉, 변조 모드별 안정시간 산출부(143)는 DC-DC 컨버터(120)의 변조 모드를 펄스 주파수 변조 모드로 설정했을 때 카운터(141)가 출력한 카운트 값과, 펄스폭 변조 모드로 설정했을 때 카운터(141)가 출력한 카운트 값의 차이를 구한다. 변조모드 설정부(144)는 변조 모드별 안정시간 산출부(143)에서 카운트 값의 차이가 변조기준치보다 크면 카운터가 작은 값 쪽으로 변조 모드를 설정한다. 즉, 변조모드 설정부(144)는 변조 모드별 안정시간 산출부(143)에서 카운트 값의 차이가 변조기준치보다 크면, 펄스 주파수 변조 모드로 설정했을 때 카운터(141)가 출력한 카운트 값과 펄스폭 변조 모드로 설정했을 때 카운터(141)가 출력한 카운트 값 중 작은 값 쪽으로 변조 모드를 설정한다. 여기서 '변조기준치'는 두 동작 모드의 특성을 판단할 수 있는 최소한의 시간 카운트 차이 값으로 결정된다.
추가적인 양상에 따르면, 전력 제어부(142)는 부하 조건 결정부(145)를 더 포함할 수 있다. 부하 조건 결정부(145)는 변조 모드별 안정시간 산출부(143)에서 카운트값의 차이가 변조기준치보다 작으면 변조 기준치에 달할 때까지 스위칭 기간의 충전시간과 방전시간 중 충전시간을 늘인다. 도 4와 도 5에서 스위칭 기간 중 충전 시간(TCH)과 방전 시간(TDISCH)을 예시한 바 있다. 이에 따라 두 동작 모드에서의 카운트 값의 차이가 실질적으로 의미가 있을 만큼 차이가 날 수 있다.
다시 도 3으로 돌아가서, 추가적인 양상에 따라 전력 제어부(142)는 펄스폭 변조 코어 결정부(146)와 펄스주파수 변조 코어 결정부(147)를 더 포함할 수 있다. 펄스폭 변조 코어 결정부(146)는 변조모드가 펄스폭 변조모드로 결정되면 코어 사이즈를 변경하고 카운트값을 확인하여 코어 크기를 결정한다. 일 실시예에서, 펄스폭 변조 코어 결정부(146)는 코어 사이즈를 변경하면서 카운터(141)의 카운트값을 확인하여 그 카운트값이 줄어드는 방향으로 코어 크기를 결정한다. 펄스 주파수 변조 코어 결정부(147)는 변조모드가 펄스주파수 변조모드로 결정되면 코어 사이즈를 변경하고 카운트값을 확인하여 코어 크기를 결정한다. 일 실시예에서, 펄스주파수 변조 코어 결정부(147)는 코어 사이즈를 변경하면서 카운터(141)의 카운트값을 확인하여 그 카운트값이 줄어드는 방향으로 코어 크기를 결정한다.
추가적인 양상에 따라 전력 제어부(142)는 듀티 결정부(148)를 더 포함할 수 있다. 듀티 결정부(148)는 카운터(141)의 카운트 값이 감소하는 방향으로 DC-DC 컨버터(120) 펄스폭 변조 듀티(duty cycle)를 결정하여 출력한다.
도 6은 에너지 하베스팅 시스템에서의 최대 전력 지점 추적 제어 방법의 제 1 실시예의 구성을 도시한 흐름도이다. 일 양상에 따르면, 최대 전력 지점 추적 제어 방법은 에너지 하베스팅 시스템의 DC-DC 컨버터에 연결된 최대 전력 지점 추적 제어기에서 실행된다. 예를 들어서 이러한 제어기는 도 1에서 도시되고 전술한 바와 같은 최대 전력 지점 추적 장치일 수 있다.
도시된 바와 같이, 먼저 DC-DC 컨버터의 제어 파라메터가 초기화된다(S610). 일 양상에 따라, 최대 전력 지점 추적 제어 방법은 안정 시간 측정 단계(S630) 를 포함한다. 안정 시간 측정 단계(S630)에서 제어기는 DC-DC 컨버터의 출력 전압이 하이 기준전압(VREFH)에 도달할 때까지 시간을 카운트한다. 추가적인 양상에 따라, 안정 시간 측정 단계는 DC-DC 컨버터의 출력 전압이 로우 기준전압(VREFL)인 시점부터 시간 카운트를 개시할 수도 있다. 설정된 제어 파라메터에 따라 동작하는 DC-DC 컨버터에 대해 안정 시간(settling time)이 측정된다. 이에 대해서는 도 4 및 도 5를 참조하여 전술한 바와 유사하다.
일 양상에 따라, 최대 전력 지점 추적 제어 방법은 제어 파라메터 갱신 단계(S620)를 포함한다. 제어 파라메터 갱신 단계(S620)에서 제어기는 DC-DC 컨버터의 제어 파라메터를 갱신한다. 일 실시예에서, 제어기는 카운트 값이 감소하는 방향으로 제어 파라메터를 갱신할 수 있다. 예를 들어 제어기는 매 루프마다 제어 파라메터를 증가 또는 감소의 일 방향으로 단위 크기만큼 씩 갱신할 수 있다.
일 양상에 따라, 최대 전력 지점 추적 제어 방법은 최대 전력 지점 결정 단계 (S650)를 포함한다. 최대 전력 지점 결정 단계 (S650)에서 제어기는 카운트 값이 최소로 되는 제어 파라메터를 최대 전력 지점으로 결정하여 출력한다. 최대 전력 지점 결정 단계 (S650)에서 제어기는 안정 시간 측정 단계(S630)와 제어 파라메터 갱신 단계(S620)를 반복하는 동안 측정한 카운트 값들을 모니터링하여 최대 전력 지점을 검출한다. 일 실시예에서, 제어기는 시계열적인 카운트 값의 변동 추세를 통해 카운트 값의 최소 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어 카운트 값이 감소하다가 증가하기 시작하는 최저점의 제어 파라메터 값이 최대 전력 지점으로 선택될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제어기는 하나의 스위칭 주기 동안 저장된 카운트 값 중 가장 낮은 카운트 값을 보인 제어 파라메터를 최대 전력 지점으로 선택할 수 있다. 제어 파라메터 출력 단계(S670)에서 제어기는 최대 전력 지점으로 선택된 제어파라메터 값을 출력하고 한 주기의 최대 전력 지점 추적 과정을 종료한다.
도 6의 보다 구체적인 일 실시예에서, 먼저 DC-DC 컨버터의 듀티 제어 워드(DCW)가 초기화된다(S610). 듀티 제어 워드의 초기값은 최대 듀티로 설정된다. 제어기는 안정 시간 측정 단계(S630)에서 설정된 듀티 제어 워드에 따른 펄스폭 변조로 제어된 DC-DC 컨버터의 안정 시간을 카운트 값을 통해 측정한다. 이후에 제어기는 최대 전력 지점 결정 단계(S650)에서 카운트 값이 감소하다가 증가하기 시작하는 최저점을 포착하여 그 최저점의 듀티 제어 워드 값을 최대 전력 지점의 값으로 출력한다. 도시된 실시예에서, 제어기는 측정된 카운트 값이 최소치가 아니라면 듀티 제어 워드를 최대값에서 최소값으로 단위 크기만큼 갱신하면서 최대 전력 지점 추적 루프를 반복한다(S620). 제어 파라메터 출력 단계(S670)에서 제어기는 최대 전력 지점으로 결정된 듀티 제어 워드(DCW)를 DC-DC 컨버터로 출력한다.
도 6의 보다 구체적인 또 다른 실시예에서, 먼저 DC-DC 컨버터의 코어 제어 워드(CCW)가 초기화된다(S610). 코어 제어 워드는 DC-DC 컨버터에 포함된 복수의 코어 중 최대 크기를 가진 것을 선택하도록 초기화될 수 있다(S610). 제어기는 안정 시간 측정 단계(S630)에서 설정된 코어 제어 워드에 따른 코어가 선택된 DC-DC 컨버터의 안정 시간을 카운트 값을 통해 측정한다. 이후에 제어기는 최대 전력 지점 결정 단계(S650)에서 카운트 값이 감소하다가 증가하기 시작하는 최저점을 포착하여 그 최저점의 코어 제어 워드 값을 최대 전력 지점의 값으로 출력한다. 도시된 실시예에서, 제어기는 측정된 카운트 값이 최소치가 아니라면 코어 제어 워드를 그 다음 큰 크기를 가진 것으로 선택하도록 갱신하면서 최대 전력 지점 추적 루프를 반복한다(S620). 제어 파라메터 출력 단계(S670)에서 제어기는 최대 전력 지점으로 결정된 코어 제어 워드(CCW)를 DC-DC 컨버터로 출력한다.
도 7은 에너지 하베스팅 시스템에서의 최대 전력 지점 추적 제어 방법의 제 2 실시예의 구성을 도시한 흐름도이다. 먼저 DC-DC 컨버터의 동작을 제어하는 제어 파라메터가 초기화된다(S710). 이후에, 제어기는 기울기를 확인한다(S210). 이후에 기울기 값에 따라 듀티 초기값을 최대 또는 최소로 설정한다. 도 4에서 안정 시간(settling time)의 기울기는 충전 곡선의 미분치에 해당한다. 기울기가 양이면 낮은 값에서 증가하고 있는 중이므로 듀티 초기값을 최소로 설정하고 음이면 충분히 충전되어 안정 상태로 진입하고 있으므로 듀티 초기값을 최대로 설정한다.
듀티 초기값이 최대로 설정(S741)되면, 안정 시간 측정 단계(S743)가 실행된다. 제어기는 안정 시간 측정 단계(S743)에서 설정된 듀티 제어 워드에 따른 펄스폭 변조로 제어된 DC-DC 컨버터의 안정 시간을 카운트 값을 통해 측정한다. 제어기는 DC-DC 컨버터의 출력 전압이 하이 기준전압(VREFH)에 도달할 때까지 시간을 카운트한다. 추가적인 양상에 따라, 제어기는 DC-DC 컨버터의 출력 전압이 로우 기준전압(VREFL)인 시점부터 시간 카운트를 개시할 수도 있다.
이후에 제어기는 최대 전력 지점 결정 단계(S747)에서 카운트 값이 감소하다가 증가하기 시작하는 최저점을 포착하여 그 최저점의 듀티 제어 워드 값을 최대 전력 지점의 값으로 출력한다. 도시된 실시예에서, 제어기는 측정된 카운트 값이 최소치가 아니라면 듀티 제어 워드를 최대값에서 최소값으로 단위 크기만큼 감소하도록 갱신하면서 최대 전력 지점 추적 루프를 반복한다.
듀티 초기값이 최소로 설정(S761)되면, 안정 시간 측정 단계(S763)가 실행된다. 제어기는 안정 시간 측정 단계(S763)에서 설정된 듀티 제어 워드에 따른 펄스폭 변조로 제어된 DC-DC 컨버터의 안정 시간을 카운트 값을 통해 측정한다. 제어기는 DC-DC 컨버터의 출력 전압이 하이 기준전압(VREFH)에 도달할 때까지 시간을 카운트한다. 추가적인 양상에 따라, 제어기는 DC-DC 컨버터의 출력 전압이 로우 기준전압(VREFL)인 시점부터 시간 카운트를 개시할 수도 있다.
이후에 제어기는 최대 전력 지점 결정 단계(S767)에서 카운트 값이 감소하다가 증가하기 시작하는 최저점을 포착하여 그 최저점의 듀티 제어 워드 값을 최대 전력 지점의 값으로 출력한다. 도시된 실시예에서, 제어기는 측정된 카운트 값이 최소치가 아니라면 듀티 제어 워드를 최소값에서 최대값으로 단위 크기만큼 증가하도록 갱신하면서 최대 전력 지점 추적 루프를 반복한다. 이후에, 제어기는 전력 제어 단계(S770)에서 일주기의 최대 전력 지점 추적을 종료하고 결정된 듀티 제어 워드( DCW) 값을 DC-DC 컨버터에 출력한다.
도 8은 에너지 하베스팅 시스템에서의 최대 전력 지점 추적 제어 방법의 제 3 실시예의 구성을 도시한 흐름도이다. 먼저 DC-DC 컨버터의 동작을 제어하는 제어 파라메터가 초기화된다(S810). 그리고 모드를 확인(S830)하여 코어 제어 워드(CCW)를 초기화한다(S320, S330). 이때 코어 제어 워드 값은 입력 받은 모드가 펄스폭변조이면 코어 크기가 최대인 코어를 선택하도록 설정되고 또는 입력받은 모드가 펄스주파수변조이면 최소인 코어를 선택하도록 설정된다.
코어 제어 워드의 초기값이 최대 코어로 설정(S841)되면, 안정 시간 측정 단계(S843)가 실행된다. 제어기는 안정 시간 측정 단계(S843)에서 설정된 코어 제어 워드에 따라 선택된 코어를 사용하도록 제어된 DC-DC 컨버터의 안정 시간을 카운트 값을 통해 측정한다. 제어기는 DC-DC 컨버터의 출력 전압이 하이 기준전압(VREFH)에 도달할 때까지 시간을 카운트한다. 추가적인 양상에 따라, 제어기는 DC-DC 컨버터의 출력 전압이 로우 기준전압(VREFL)인 시점부터 시간 카운트를 개시할 수도 있다.
이후에 제어기는 최대 전력 지점 결정 단계(S847)에서 카운트 값이 감소하다가 증가하기 시작하는 최저점을 포착하여 그 최저점의 코어 제어 워드 값을 최대 전력 지점의 값으로 출력한다. 도시된 실시예에서, 제어기는 측정된 카운트 값이 최소치가 아니라면 코어 제어 워드를 최대값에서 최소값으로 단위 크기만큼 감소시켜 그 다음 큰 코어를 선택하도록 갱신하면서 최대 전력 지점 추적 루프를 반복한다.
코어 제어 워드의 초기값이 최소 코어로 설정(S861)되면, 안정 시간 측정 단계(S863)가 실행된다. 제어기는 안정 시간 측정 단계(S863)에서 설정된 코어 제어 워드에 따라 선택된 코어를 사용하도록 제어된 DC-DC 컨버터의 안정 시간을 카운트 값을 통해 측정한다. 제어기는 DC-DC 컨버터의 출력 전압이 하이 기준전압(VREFH)에 도달할 때까지 시간을 카운트한다. 추가적인 양상에 따라, 제어기는 DC-DC 컨버터의 출력 전압이 로우 기준전압(VREFL)인 시점부터 시간 카운트를 개시할 수도 있다.
이후에 제어기는 최대 전력 지점 결정 단계(S867)에서 카운트 값이 감소하다가 증가하기 시작하는 최저점을 포착하여 그 최저점의 코어 제어 워드 값을 최대 전력 지점의 값으로 출력한다. 도시된 실시예에서, 제어기는 측정된 카운트 값이 최소치가 아니라면 코어 제어 워드를 최소값에서 최대값으로 단위 크기만큼 증가시켜 그 다음 작은 코어를 선택하도록 갱신하면서 최대 전력 지점 추적 루프를 반복한다. 이후에, 제어기는 전력 제어 단계(S870)에서 일주기의 최대 전력 지점 추적을 종료하고 결정된 코어 제어 워드( DCW) 값을 DC-DC 컨버터에 출력한다.
도 9는 에너지 하베스팅 시스템에서의 최대 전력 지점 추적 제어 방법의 제 4 실시예의 구성을 도시한 흐름도이다. 도시된 바와 같이 일 실시예에 따른 하베스팅 시스템에서의 최대 전력 지점 추적 장치는 제어 파라메터, 예를 들면 도시된 실시예의 DC-DC 컨버터에서는 듀티 제어 워드(DCW), 코어 제어 워드(CCW), 그리고 부하조건의 초기값인 기준 전압 제어 워드(RCW)를 초기화한다(S910). 예를 들어 이러한 DC-DC 컨버터는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같은 회로가 될 수 있다.
제안된 발명의 추가적인 양상에 따르면, 최대 전력 지점 추적 제어기는 변조 모드별 안정시간 산출 단계(S921, S923)와, 변조모드 설정 단계(S931, S933, S935)를 포함할 수 있다. 변조 모드별 안정시간 산출 단계에서 제어기는 펄스 주파수 변조 모드와 펄스폭 변조 모드에서의 카운트 값의 차이를 구한다. 도시된 실시예에서는 펄스주파수 변조 모드에서 카운트값(N_PFM)을 먼저 확인한다(S921). 제어기에 의해 동작 모드가 펄스주파수 변조 모드로 설정됨에 따라, 예를 들면 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서, 다중화기(123)는 PFM 클럭 생성부(122)에서 생성된 클럭을 선택하여 출력한다. 이때 제어 파라메터들은 단계 S910에서 초기화된 값으로 설정된 상태이다. 제어부(140)는 기준전압 발생부(160) 및 비교부(150)를 통해 공급된 제어 신호에 따라 출력 전압(VOUT)을 카운트하여 카운트값(N_PFM)을 확인한다(S921). 또 다른 예로, 제어부(140)는 5개의 구간의 카운트값(N_PFM)을 측정하고 평균값을 취할 수도 있다.
이후에, 펄스폭변조(Pulse Width Modulation) 모드에서 카운트값(N_PWM)을 확인한다(S923). 제어기에 의해 동작 모드가 펄스폭 변조 모드로 설정됨에 따라, 예를 들면 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서, 다중화기(123)는 PWM 클럭 생성부(121)에서 생성된 클럭을 선택하여 출력한다. 이때 제어 파라메터들은 단계 S910에서 초기화된 값으로 설정된 상태이다. 제어부(140)는 기준전압 발생부(160) 및 비교부(150)를 통해 공급된 제어 신호에 따라 출력 전압(VOUT)을 카운트하여 카운트값(N_PWM)을 확인한다(S923). 또 다른 예로, 제어부(140)는 5개의 구간의 카운트값(N_PWM)을 측정하고 평균값을 취할 수도 있다.
추가적인 양상에 따라, 최대 전력 지점 추적 방법은 부하 조건 결정 단계(S925, S927, S929)를 더 포함할 수 있다. 부하 조건 결정 단계에서 제어기는 변조 모드별 안정시간 산출 단계에서 산출한 카운트 값의 차이가 변조기준치보다 작으면 변조 기준치에 달할 때까지 충전시간(TCH)을 늘여 간다.
즉, 제어기는 먼저 기 설정된 히스테리시스(Hysteresis) 값을 확인(S925)한다. 히스테리시스값은 두 변조 모드 간에 동작을 전환할 때 전환 방향의 차이에서 발생하는 카운트 값의 차이로 두 동작 모드의 특성을 판단할 수 있는 차이값의 최소한의 '기준치'에 해당한다. 두 변조 모드에서의 안정 시간이 히스테리시스 값보다 작은 경우 그 차이는 모드간의 전환에 따른 오차 범위 이내이므로 어느 모드가 더 유리한지 판단할 수 없는 상태이다. 하이 기준 전압을 높이거나 로우 기준 전압을 낮춤으로써 충전시간(TCH)을 늘이면 카운트 값의 차이가 커진다. 이후에 제어기는 단계 S921에서 확인한 펄스주파수 변조 모드의 카운트값(N_PFM)에서 단계 S923에서 확인한 펄스폭 변조 모드의 카운트값(N_PWM)을 뺀 절대값이 단계 S925 에서 확인한 히스테리시스 값(HYST_VAL) 보다 큰지를 판단한다(S927).
단계 S940에서 판단 결과, 펄스주파수 변조 모드의 카운트 값(N_PFM)에서 펄스폭 변조 모드의 카운트 값(N_PWM)을 뺀 절대값이 히스테리시스 값(HYST_VAL) 보다 작을 경우 RCW(Resistor control Word)를 하나씩 증가시켜 충전시간(TCH)를 증가시킨다(S929). 이때 충전시간을 위한 부하조건이 결정된다. 이후에 다시 단계 S921부터 과정이 반복된다.
일 양상에 따라, 변조모드 설정 단계에서 제어기는 변조 모드별 안정시간 산출 단계에서 산출한 카운트 값의 차이가 변조기준치보다 크면 카운터가 작은 값 쪽으로 변조 모드를 설정한다. 펄스주파수 변조 모드에서 확인한 카운트 값(N_PFM)로부터 펄스폭 변조 모드에서 확인한 카운트 값(N_PWM)을 뺀 값의 절대값이 히스테리시스 값(HYST_VAL) 보다 클 경우, 펄스주파수 변조 모드의 카운트 값(N_PFM)이 펄스폭 변조 모드의 카운트값(N_PWM) 보다 큰 지 판단하고(S931), 카운터 값이 작은 쪽으로 변조 모드가 결정된다.
펄스주파수 변조 모드의 카운트값(N_PFM)이 펄스폭 변조 모드의 카운트값(N_PWM) 보다 클 경우, 중부하(Heavy Load)에 쓰이는 펄스폭 변조 모드로 설정한다(S933). 추가적인 양상에 따라, 최대 전력 추적 방법을 실행하는 제어기는 펄스폭 변조 코어 결정 단계(S941 내지 S947)를 포함할 수 있다. 펄스폭 변조 코어 결정 단계에서 제어기는 변조모드가 펄스폭 변조모드로 결정되면 코어 사이즈를 변경하고 카운트값을 확인하여 최대 전력 지점의 코어 제어 워드를 결정한다.
먼저 코어 제어 워드가 초기화된다. 모드가 펄스폭 변조 모드로 설정되면 코어 크기가 최대인 코어를 선택하도록 설정된다. 코어 제어 워드의 초기값이 최대 코어로 설정(S941)되면, 안정 시간 측정 단계(S943)가 실행된다. 제어기는 안정 시간 측정 단계(S943)에서 설정된 코어 제어 워드에 따라 선택된 코어를 사용하도록 제어되고 있는 DC-DC 컨버터의 안정 시간을 카운트 값을 통해 측정한다. 제어기는 DC-DC 컨버터의 출력 전압이 하이 기준전압(VREFH)에 도달할 때까지 시간을 카운트한다. 추가적인 양상에 따라, 제어기는 DC-DC 컨버터의 출력 전압이 로우 기준전압(VREFL)인 시점부터 시간 카운트를 개시할 수도 있다.
이후에 제어기는 최대 전력 지점 결정 단계(S947)에서 카운트 값이 감소하다가 증가하기 시작하는 최저점을 포착하여 그 최저점의 코어 제어 워드 값을 최대 전력 지점의 값으로 출력한다. 도시된 실시예에서, 제어기는 측정된 카운트 값이 최소치가 아니라면 코어 제어 워드를 최대값에서 최소값으로 단위 크기만큼 감소시켜 그 다음 큰 코어를 선택하도록 갱신하면서 최대 전력 지점 추적 루프를 반복한다.
펄스주파수 변조 모드의 카운트값(N_PFM)이 펄스폭 변조 모드의 카운트값(N_PWM) 보다 작을 경우, 경부하(Light Load)에 쓰이는 펄스주파수 변조 모드로 설정한다(S935). 추가적인 양상에 따라, 최대 전력 추적 방법을 실행하는 제어기는 펄스주파수 변조 코어 결정 단계(단계S961 내지 S967)를 포함할 수 있다. 펄스주파수 변조 코어 결정 단계에서 제어기는 변조모드가 펄스주파수 변조모드로 결정되면 코어 사이즈를 변경하고 카운트값을 확인하여 코어 제어 워드를 결정한다.
먼저 코어 제어 워드가 초기화된다. 모드가 펄스주파수 변조 모드로 설정되면 코어 크기가 최소인 코어를 선택하도록 설정된다. 코어 제어 워드의 초기값이 최소 코어로 설정(S961)되면, 안정 시간 측정 단계(S963)가 실행된다. 제어기는 안정 시간 측정 단계(S963)에서 설정된 코어 제어 워드에 따라 선택된 코어를 사용하도록 제어되고 있는 DC-DC 컨버터의 안정 시간을 카운트 값을 통해 측정한다. 제어기는 DC-DC 컨버터의 출력 전압이 하이 기준전압(VREFH)에 도달할 때까지 시간을 카운트한다. 추가적인 양상에 따라, 제어기는 DC-DC 컨버터의 출력 전압이 로우 기준전압(VREFL)인 시점부터 시간 카운트를 개시할 수도 있다.
이후에 제어기는 최대 전력 지점 결정 단계(S967)에서 카운트 값이 감소하다가 증가하기 시작하는 최저점을 포착하여 그 최저점의 코어 제어 워드 값을 최대 전력 지점의 값으로 출력한다. 도시된 실시예에서, 제어기는 측정된 카운트 값이 최소치가 아니라면 코어 제어 워드를 최소값에서 최대값으로 단위 크기만큼 증가시켜 그 다음 작은 코어를 선택하도록 갱신하면서 최대 전력 지점 추적 루프를 반복한다.
최대 전력 지점이 결정되면, 제어기는 전력 제어 단계(S970)에서 일주기의 최대 전력 지점 추적을 종료하고 결정된 코어 제어 워드(CCW) 값을 DC-DC 컨버터에 출력한다.
추가적으로 제어 대상인 DC-DC 컨버터의 사양이 허용하는 경우 도 9에서 펄스폭 변조 모드로 설정된 단계 S947에서 최대 전력 지점의 코어 제어 워드가 결정되면, 이후에 도 7을 참조하여 설명된 듀티 제어 워드를 결정하는 실시예가 연속하여 추가로 진행될 수도 있다.
이상에서 본 발명을 첨부된 도면을 참조하는 실시예들을 통해 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 이들로부터 당업자라면 자명하게 도출할 수 있는 다양한 변형예들을 포괄하도록 해석되어야 한다. 특허청구범위는 이러한 변형예들을 포괄하도록 의도되었다.
100: 에너지 하베스팅 시스템 110: 에너지 하메스팅 소스
120: DC-DC 컨버터 130: 충전 캐패시터
100: 최대 전력 지점 추적 장치 140: 제어부
150: 비교부 151: 제 2 비교기
153: 제 1 비교기 160: 기준전압 발생부
170: 방전부

Claims (15)

  1. DC-DC 컨버터의 출력 전압과 하이 기준전압(VREFH)을 비교하는 제1 비교기를 포함하는 비교부;
    상기 비교부를 통해 출력된 신호를 기준으로 동작하여, DC-DC 컨버터의 출력 전압이 하이 기준전압에 도달하는 시간을 측정하는 카운터와, DC-DC 컨버터의 제어 파라메터를 갱신시키면서 카운터 값이 최소로 되는 제어 파라메터를 출력하는 전력 제어부를 포함하는 제어부;
    를 포함하되,
    DC-DC 컨버터의 제어 파라메터는 :
    DC-DC 컨버터를 펄스폭변조(PWM) 모드와 펄스주파수변조(PFM) 모드 중 하나의 변조 모드로 동작하도록 설정하는 모드 제어 워드 또는 DC-DC 컨버터의 서로 다른 크기를 가진 복수의 코어 중 하나를 선택하는 코어 제어 워드를 포함하는 에너지 하베스팅 시스템의 최대 전력 지점 추적 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 비교부는 DC-DC 컨버터의 출력 전압과 로우 기준전압(VREFL)을 비교하는 제 2 비교기를 더 포함하고,
    카운터는 DC-DC 컨버터의 제2 비교기의 출력 시점부터 제1 비교기의 출력 시점까지 시간을 카운트하는 에너지 하베스팅 시스템의 최대 전력 지점 추적 장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 최대 전력 지점 추적 장치가 :
    DC-DC 컨버터가 하이 기준전압에 도달한 후 상기 제어부의 제어에 따라 출력 전압을 로우 기준전압 이하로 방전시키는 방전부;
    를 더 포함하는 에너지 하베스팅 시스템의 최대 전력 지점 추적 장치.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 최대 전력 지점 추적 장치가 :
    제어부의 제어에 따라 결정된 로우 기준전압 및 하이 기준전압을 생성하여 상기 비교부로 출력하는 기준전압 발생부;
    를 더 포함하는 에너지 하베스팅 시스템의 최대 전력 지점 추적 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 전력 제어부는 :
    펄스 주파수 변조 모드와 펄스폭 변조 모드에서의 카운트 값의 차이를 구하는 변조 모드별 안정시간 산출부와;
    변조 모드별 안정시간 산출부에서 카운트 값의 차이가 변조기준치보다 크면 카운터가 작은 값 쪽으로 변조 모드를 설정하는 변조모드 설정부;
    를 더 포함하는 에너지 하베스팅 시스템의 최대 전력 지점 추적 장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 전력 제어부는 :
    변조 모드별 안정시간 산출부에서 카운트값의 차이가 변조기준치보다 작으면 변조 기준치에 도달할 때까지 스위칭 기간의 충전시간과 방전시간 중 충전시간을 늘이는 부하 조건 결정부;
    를 더 포함하는 에너지 하베스팅 시스템의 최대 전력 지점 추적 장치.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 전력 제어부는 :
    변조모드가 펄스폭 변조모드로 결정되면 코어 사이즈를 변경하고 카운트값을 확인하여 코어 크기를 결정하는 펄스폭 변조 코어 결정부와;
    변조모드가 펄스주파수 변조모드로 결정되면 코어 사이즈를 변경하고 카운트값을 확인하여 코어 크기를 결정하는 펄스주파수 변조 코어 결정부;
    를 더 포함하는 에너지 하베스팅 시스템의 최대 전력 지점 추적 장치.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 전력 제어부는 :
    상기 카운터의 카운트 값이 감소하는 방향으로 DC-DC 컨버터의 펄스폭 변조 듀티(duty cycle)를 결정하여 출력하는 듀티 결정부;
    를 더 포함하는 에너지 하베스팅 시스템의 최대 전력 지점 추적 장치.

  10. 에너지 하베스팅 시스템의 DC-DC 컨버터에 연결된 최대 전력 지점 추적 제어기에서 실행되는 최대 전력 지점 추적 제어 방법에 있어서,
    DC-DC 컨버터의 출력 전압이 하이 기준전압(VREFH)에 도달할 때까지 시간을 카운트하는 안정 시간 측정 단계;
    DC-DC 컨버터의 제어 파라메터를 갱신하는 제어 파라메터 갱신 단계;
    안정 시간 측정 단계와 제어 파라메터 갱신 단계를 반복하는 동안 카운트 값이 최소로 되는 제어 파라메터를 최대 전력 지점으로 결정하여 출력하는 최대 전력 지점 결정 단계;
    를 포함하되,
    DC-DC 컨버터의 제어 파라메터는 :
    DC-DC 컨버터를 펄스폭변조(PWM) 모드와 펄스주파수변조(PFM) 모드 중 하나의 변조 모드로 동작하도록 설정하는 모드 제어 워드 또는 DC-DC 컨버터의 서로 다른 크기를 가진 복수의 코어 중 하나를 선택하는 코어 제어 워드를 포함하는 에너지 하베스팅 시스템의 최대 전력 지점 추적 제어 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 안정 시간 측정 단계는 :
    DC-DC 컨버터의 출력 전압이 로우 기준전압(VREFL)인 시점부터 시간 카운트를개시하는 에너지 하베스팅 시스템의 최대 전력 지점 추적 제어 방법.
  12. 에너지 하베스팅 시스템의 DC-DC 컨버터에 연결된 최대 전력 지점 추적 제어기에서 실행되는 최대 전력 지점 추적 제어 방법에 있어서,
    펄스 주파수 변조 모드와 펄스폭 변조 모드에서의 카운트 값의 차이를 구하는 변조 모드별 안정시간 산출 단계;
    변조 모드별 안정시간 산출 단계에서 산출한 카운트 값의 차이가 변조기준치보다 크면 카운터가 작은 값 쪽으로 변조 모드를 설정하는 변조모드 설정 단계;
    를 포함하는 에너지 하베스팅 시스템의 최대 전력 지점 추적 제어 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 방법이 : :
    변조 모드별 안정시간 산출 단계에서 카운트 값의 차이가 변조기준치보다 작으면 변조 기준치에 달할 때까지 충전시간(TCH)을 늘여가는 부하 조건 결정 단계;
    를 더 포함하는 에너지 하베스팅 시스템의 최대 전력 지점 추적 제어 방법.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 방법이 :
    변조모드가 펄스폭 변조모드로 결정되면 코어 사이즈를 변경하고 카운트값을 확인하여 코어 크기를 결정하는 펄스폭 변조 코어 결정 단계;
    변조모드가 펄스주파수 변조모드로 결정되면 코어 사이즈를 변경하고 카운트값을 확인하여 코어 크기를 결정하는 펄스주파수 변조 코어 결정 단계;
    를 포함하는 에너지 하베스팅 시스템의 최대 전력 지점 추적 제어 방법.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 펄스폭 변조 코어 결정 단계는 :
    카운트 값이 감소하는 방향으로 DC-DC 컨버터의 펄스폭 변조 듀티를 결정하여 출력하는 듀티 결정 단계;
    를 더 포함하는 에너지 하베스팅 시스템의 최대 전력 지점 추적 제어 방법.

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