Electrostatic vibration energy harvester with 2.4-GHz Cockcroft–Walton rectenna start-up

International audienceIn this paper, we propose the design, fabrication and experiments of a macro-scale electrostatic vibration energy harvester (e-VEH), pre-charged wirelessly for the first time with a 2.4-GHz Cockcroft–Walton rectenna. The rectenna is designed and optimized to operate at low power densities and provide high voltage levels: 0.5 V at 0.76 μW/cm 2 and 1 V at 1.53 μW/cm 2. The e-VEH uses a Bennet doubler as a conditioning circuit. Experiments show a 23-V voltage across the transducer terminal, when the harvester is excited at 25 Hz by 1.5 g of external acceleration. An accumulated energy of 275 μJ and a maximum available power of 0.4 μW are achieved.Cet article propose la conception, la réalisation et les mesures d'un transducteur électrostatique, à base d'une capacité macroscopique, pré-chargé par une rectenna de type Cockcroft–Walton à 2,4 GHz. La rectenna est conçue et optimisée pour fonctionner à des niveaux de puissance faibles et fournir des tensions élevées : 0,5 V à 0,76 μW/cm2 et 1 V à 1,53 μW/cm2. Le transducteur électrostatique utilise le circuit de conditionnement de Bennet. Les mesures du système complet montrent des tensions supérieures à 23 V aux bornes du transducteur, lorsqu'il est excité à 25 Hz et avec une accélération externe de View the MathML source1,5g. Une énergie cumulée de 275 μJ et une puissance disponible de 0,4 μW ont pu être obtenues