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西安交大提出有源整流器芯片新結構和延遲控制方法

2019-03-08 13:25:54 未知

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在無線能量傳輸領域，處于能量接收端的電源芯片通常包括整流器、DC-DC變換器和LDO三級結構。提升各級結構的效率有利于提升無線能量傳輸電源系統的整體效率。有源整流器相比于傳統的二極管整流器在低壓下具有更高的效率，但是，其轉換效率，尤其是其輕負載效率一直受制于結構中的連續時間比較器的較大功耗。此外，常規有源整流器采用延遲補償結構，造成有源整流器的多重脈沖等問題，影響了整流器工作的穩定性和可靠性。

西安交通大學微電子學院耿莉教授團隊提出了一種新型的基于自適應延遲控制器的有源整流器結構，去除了原有結構中功耗大的連續時間比較器，提出了自適應延遲控制方法，降低了有源整流器的功耗，同時，提高了時間調節精度。

據團隊專家介紹，這種新結構采用了電流控制延遲和鎖存邏輯的方式來產生功率MOS管的控制信號，從結構上避免了傳統有源整流器存在的多重脈沖現象，提高了整流器的穩定性和可靠性。自適應的延遲控制通過負反饋環路，使得整流器具有較高的抵抗工藝、電壓、溫度波動的能力，提升了電路的魯棒性。

據進一步了解，該有源整流器采用0.18μm CMOS工藝進行了流片驗證，具有低于230μW的靜態功耗。整流器的輸出功率為10.63mW時，達到94.1%的峰值效率。其相關研究成果近日在集成電路領域的頂級期刊《固態電路學報》（IEEE Journal of Solid-State Circuits，JSSC）在線發表。耿莉教授指導的博士生薛仲明為該論文的第一作者，耿莉教授、范世全副教授為該論文的通訊作者，西安交通大學為該論文的第一且唯一作者單位。

據西安交大科研處有關老師介紹耿莉教授近年來在低功耗電源管理芯片設計上的潛心研究，也取得了一些研究成果，并在IEEE JSSC、IEEE TPE、IEEE TCAS-I等國際著名期刊上相繼發表高水平論文。

這些研究成果為低功耗電源管理芯片的設計提供了新方法和新思路。該工作所提出的新型的有源整流器結構具有功耗低、精度高、工藝魯棒性好等優點，能夠廣泛地應用于消費電子、生物醫療、物聯網中的無線傳能系統中。

據悉，本項研究得到了國家自然科學基金和陜西省重點研發計劃的支持。