復(fù)旦微電子學(xué)院芯片研究獲得最新進(jìn)展

近日，復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院/集成芯片與系統(tǒng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的陳之原青年研究員領(lǐng)銜的能量采集與電源管理芯片研究組在壓電能量采集技術(shù)領(lǐng)域取得重要研究成果。

研究團(tuán)隊(duì)提出了一種基于共享電容的協(xié)同翻轉(zhuǎn)同步開(kāi)關(guān)收集整流器（CF-SSHC）和多輸出DC-DC轉(zhuǎn)換器的壓電能量采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)并聯(lián)三個(gè)壓電換能器單元,將翻轉(zhuǎn)相數(shù)增加到37相，是目前基于電容翻轉(zhuǎn)技術(shù)達(dá)到的最高翻轉(zhuǎn)相數(shù)，顯著提高了翻轉(zhuǎn)效率和輸出功率。而后續(xù)的DC-DC轉(zhuǎn)換器重復(fù)利用飛行電容，在寬輸入功率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了較高的最大輸出功率改善率(MOPIR)，并提供了多個(gè)輸出。此外，系統(tǒng)還具有出色的可擴(kuò)展性，可適應(yīng)不同數(shù)量的壓電換能器陣列配置，展現(xiàn)了其在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的潛力。

基于這一創(chuàng)新技術(shù)，該芯片采用180納米CMOS工藝制造。測(cè)量結(jié)果表明，電壓翻轉(zhuǎn)效率可達(dá)83%。與全橋整流器（FBR）相比，在非諧振和諧振激勵(lì)下，MOPIR可分別提高到5.06倍和4.78倍。在沖擊激勵(lì)下，它還可以實(shí)現(xiàn)2.14倍的功率提升。此外，當(dāng)輸入功率在1.42μW-28.4μW范圍內(nèi)時(shí)，所提出系統(tǒng)的MOPIR始終大于4。該研究不僅在壓電能量采集技術(shù)領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展,還為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的可持續(xù)供電提供了新的解決方案,具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。