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西安交大提出有源整流器芯片新结构和延迟控制方法
时间:2019-03-07 17:00:33来源:科学网
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提要:西安交通大学微电子学院耿莉教授团队提出了一种新型的基于自适应延迟控制器的有源整流器结构,去除了原有结构中功耗大的连续时间比较器,提出了自适应延迟控制方法,降低了有源整流器的功耗,同时,提高了时间调节精度。

在无线能量传输领域,处于能量接收端的电源芯片通常包括整流器、DC-DC变换器和LDO三级结构。提升各级结构的效率有利于提升无线能量传输电源系统的整体效率。有源整流器相比于传统的二极管整流器在低压下具有更高的效率,但是,其转换效率,尤其是其轻负载效率一直受制于结构中的连续时间比较器的较大功耗。此外,常规有源整流器采用延迟补偿结构,造成有源整流器的多重脉冲等问题,影响了整流器工作的稳定性和可靠性。

西安交通大学微电子学院耿莉教授团队提出了一种新型的基于自适应延迟控制器的有源整流器结构,去除了原有结构中功耗大的连续时间比较器,提出了自适应延迟控制方法,降低了有源整流器的功耗,同时,提高了时间调节精度。

据团队专家介绍,这种新结构采用了电流控制延迟和锁存逻辑的方式来产生功率MOS管的控制信号,从结构上避免了传统有源整流器存在的多重脉冲现象,提高了整流器的稳定性和可靠性。自适应的延迟控制通过负反馈环路,使得整流器具有较高的抵抗工艺、电压、温度波动的能力,提升了电路的鲁棒性。

据进一步了解,该有源整流器采用0.18μm CMOS工艺进行了流片验证,具有低于230μW的静态功耗。整流器的输出功率为10.63mW时,达到94.1%的峰值效率。其相关研究成果近日在集成电路领域的顶级期刊《固态电路学报》(IEEE Journal of Solid-State Circuits,JSSC)在线发表。耿莉教授指导的博士生薛仲明为该论文的第一作者,耿莉教授、范世全副教授为该论文的通讯作者,西安交通大学为该论文的第一且唯一作者单位。

据西安交大科研处有关老师介绍耿莉教授近年来在低功耗电源管理芯片设计上的潜心研究,也取得了一些研究成果,并在IEEE JSSC、IEEE TPE、IEEE TCAS-I等国际著名期刊上相继发表高水平论文。

这些研究成果为低功耗电源管理芯片的设计提供了新方法和新思路。该工作所提出的新型的有源整流器结构具有功耗低、精度高、工艺鲁棒性好等优点,能够广泛地应用于消费电子、生物医疗、物联网中的无线传能系统中。

据悉,本项研究得到了国家自然科学基金和陕西省重点研发计划的支持。

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芯片设计

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作者系张行勇

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