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近日，復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院/集成芯片與系統(tǒng)全國重點實驗室的青年研究員陳之原領(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)域取得了重要研究成果。該研究不僅為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的可持續(xù)供電提供了新的解決方案，還為全球能源收集技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力。 陳之原研究員帶領(lǐng)的研究團隊提出了一種基于多輸入壓電換能器陣列的自翻轉(zhuǎn)技術(shù)，該技術(shù)利用輸入陣列中一半的壓電換能器單元作為翻轉(zhuǎn)電容，實現(xiàn)了在不引入額外無源器件的情況下的偏置翻轉(zhuǎn)。此外，研究團隊還進一步開發(fā)了電荷回收再利用式自翻轉(zhuǎn)技術(shù)（SBFRR），通過串聯(lián)壓電換能器將電荷回收到過渡電容上，顯著減少了因電荷清零而產(chǎn)生的損耗，并提高了重建電壓和系統(tǒng)能效。 據(jù)介紹，該技術(shù)在交流至直流（AC-DC）轉(zhuǎn)換領(lǐng)域取得了顯著進展，為壓電能量采集接口電路的設(shè)計提供了新的思路。傳統(tǒng)壓電能量采集接口電路往往需要借助片外無源器件進行電壓翻轉(zhuǎn)，以提高AC-DC轉(zhuǎn)換效率，但這無疑犧牲了系統(tǒng)的集成度，限制了其在微機電系統(tǒng)（MEMS）和植入式醫(yī)療設(shè)備等對體積有嚴(yán)格要求的場景中的應(yīng)用。而陳之原團隊的創(chuàng)新技術(shù)則有效解決了這一問題，實現(xiàn)了高集成度和高效能的雙重提升。 該研究團隊還提出了一種基于共享電容的協(xié)同翻轉(zhuǎn)同步開關(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)通過并聯(lián)多個壓電換能器單元，將翻轉(zhuǎn)相數(shù)增加到前所未有的高度，顯著提高了翻轉(zhuǎn)效率和輸出功率。該系統(tǒng)的寬輸入功率范圍適應(yīng)性和多輸出能力，使其在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中展現(xiàn)出巨大的潛力。 陳之原研究員表示：“這項研究成果不僅是我們團隊在壓電能量采集技術(shù)領(lǐng)域的一次重要突破，更是我們?yōu)槲锫?lián)網(wǎng)設(shè)備可持續(xù)供電所做出的積極貢獻。我們相信，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，這種新型能量采集系統(tǒng)將在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，推動全球能源收集技術(shù)的進一步發(fā)展�！� 據(jù)悉，該研究成果已被集成電路設(shè)計領(lǐng)域的頂級期刊IEEE Journal of Solid-State Circuits錄用。復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院/集成芯片與系統(tǒng)全國重點實驗室為該成果的第一完成單位，博士生李楨為第一作者，陳之原為該工作的通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金等多個項目的支持。 |
