隨著半導體技術的不斷進步，無線能量傳輸逐漸成為植入式醫療芯片供能的首選方案。在無線傳輸系統中，為得到穩定的直流輸出電壓，次級線圈側的電源管理芯片通常由整流器、DC-DC變換器和線性穩壓器三級模塊串聯組成。對于更加復雜的、需要多種電壓供電的應用，電源管理單元通常還需要增加DC-DC變換器和線性穩壓器的個數來滿足多種電壓輸出的需求。三級串聯結構嚴重制約了電源管理芯片的轉換效率。在多輸出電壓的情況下，傳統結構的轉換效率下降更為嚴重。
為解決目前多輸出電壓情況下，無線能量傳輸系統次級線圈側的電源管理單元轉換效率低的問題，西安交通大學耿莉教授課題組創新性地提出了一種單級雙調節輸出的AC-DC變換器。該變換器利用提出的晶體管延時控制技術，結合柵壓調節、晶體管復用技術和多環路控制方法，將傳統結構中整流、DC-DC變換和電壓調節的功能進行整合，可同時提供兩種不同的可調電壓輸出。提出的方法降低了芯片設計復雜度，提高了電源管理芯片的轉換效率，減小了芯片面積。該設計通過了流片和測試，驗證了其能夠在0.5V——1.0V的交流輸入情況下，分別得到1.7V和2.75V的輸出，轉換效率在負載功率為7.1mW時達到79%，超過同類設計。該AC-DC變換器工作頻率為13.56MHz的NFC頻率，核心芯片面積為0.663mm2。
該項研究工作以“Single-StageDual-OutputAC-DCConverterforWirelessPowerTransmission”為題，被集成電路領域的國際頂級會議IEEECustomIntegratedCircuitsConference（CICC）于2018年度錄用。該論文第一作者為微電子學院在讀博士生薛仲明，西安交通大學為該論文的第一作者與通訊作者單位。
近年來，由耿莉教授、范世全副教授、夏勤副教授、桂小琰副教授、李丹助理教授及楊晨助理教授組成的課題組，帶領學生在低功耗集成電路設計領域取得了一系列的研究成果，獲國家發明專利授權14項，創新性成果發表在IEEETPE、IEEETCAS-I、IEEETVLSI、IEEEPTL、IEEETCAD、IEEETPDS、CICC、DAC等國際頂級期刊和會議上。
該工作得到了國家自然科學基金和陜西省科技統籌創新工程計劃的支持。
轉自：機電之家
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