一种地端关断差分驱动CMOS射频整流器

采用SMIC 180 nm工艺,设计了一种地端关断差分驱动CMOS射频整流器。通过切断能量传输路径,解决了传统可关断差分驱动CMOS射频整流器因短路电流较高导致关断功耗(POFF)较大的问题。搭建可重构3阶整流电路,验证该射频整流器的功能。仿真结果表明,相对于传统可关断差分驱动CMOS射频整流器,当输入电压VIN幅值为1 V、负载电阻RL为10 kΩ时,在零电压关断的情况下,该整流器的POFF下降了15.2 dBm @953 MHz;在负电压关断情况下,POFF下降了24.5 dBm @953 MHz。该整流器满足射频能量收集系统中整流器低功耗待机的要求。     

一种2.4 GHz CMOS高电压整流器

设计了一种工作在2.4 GHz的CMOS高电压整流器。采用四级NMOS二极管连接的电荷泵结构,从器件选型、尺寸、负载阻抗等方面,对整流器进行优化设计,提高了输出电压与功率转换效率。另外,在实际设计中考虑了封装管脚的寄生效应,消除了封装对匹配的影响。该整流器在CSMC 0.153 μm CMOS工艺下进行流片和测试。结果显示,该整流器在2.4 GHz 频段附近S11<-10 dB,匹配良好,功率转换效率的峰值为21.3%,输出电压为4.6 V。     

一种应用于多阶射频整流器的MPPT技术

多阶射频整流器在射频能量收集系统中起着交流转直流的作用。当射频输入功率偏离某一数值时,多阶射频整流器的功率转换效率(PCE)迅速下降。基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺,提出一种最大功率点跟踪(MPPT)方法,使多阶射频整流器能够根据射频输入功率的大小自动配置阶数,从而在较宽的输入范围内保持较高的PCE。将该MPPT方法应用在3阶射频整流器上。结果表明,当工作频率为953 MHz、负载为50 kΩ、输入功率PIN∈(-26.5 dBm,-7.5 dBm)时,该3阶射频整流器的平均PCE可达65 %,相比传统3阶射频整流器,提升了约25%。     

一种新颖自举型微功耗整流器

论述了用于UHF频段(900 MHz)射频电子标签微功耗整流器的设计。在传统的Dickson肖特基型倍压整流器结构基础上,采用了改进的自举型电路结构,在普通RF CMOS工艺中实现了整流器的微功耗、高整流效率特性,消除了工艺特殊器件的限制。采用0.18μm RF CMOS工艺技术,整流器的工作频率范围为840~960MHz,实测整流效率近30%。     

一种-30 dBm射频能量收集整流器

基于高频整流与匹配放大的方法,采用标准0.18 μm CMOS工艺,设计了一种接收信号频率可调的无线射频能量收集整流器。通过调节匹配网络中的片外可调电感,实现了不同频段无线信号的有效接收与放大,并提供一种高效的射频整流技术,大幅降低最小接收信号强度,增大了系统的接收灵敏度。仿真实验结果表明:当无线信号为915 MHz时,系统的接收灵敏度达到-30 dBm,输出直流电压为2.1 V;无线接收信号为2.4 GHz时,系统的接收灵敏度达到-24 dBm,输出直流电压为2.4 V。     

一种用于超高频无源标签芯片的整流器设计

基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺,提出了一种适用于无源UHF RFID标签芯片的CMOS整流器。与传统二极管连接方式的MOS管相比,使用了一种不同的二极管连接方式的MOS管,减小了阈值电压和漏电流。利用新结构实现了一个5级电荷泵整流电路。测试结果表明,当输入0 dBm信号时,整流器的转换效率为29.24%。整体芯片的面积是(0.7 × 0.6) mm²。     

CMOS衬底调制阈值调整型RF-DC整流器

基于CMOS交叉耦合桥式射频整流器结构,在MOS整流管的栅极与衬底之间引入耦合电容,利用衬底调制效应动态调整MOS整流管的阈值电压,从而提高射频整流器的输出电压,减小稳定时间。对整流器工作原理进行了分析,对电路进行了仿真。结果表明,改进后的CMOS交叉耦合桥式整流器在输入功率为－16 dBm@900 MHz时,输出电压为1.48 V,输出电压和稳定时间分别比传统电路提高了13 mV和22 μs。     

5.8GHz回旋波整流器高频互作用区的研究

对5.8 GHz回旋波整流器的高频互作用区进行了设计与研究;运用CST对回旋波整流器高频互作用区的场分布状况进行了仿真;并运用MAGIC对其进行了粒子模拟。最后,设计出了工作在5.8 GHz,具有高能量转换效率的回旋波整流器高频互作用区     

一种新型的高效率RF-DC整流器设计

设计了一款能产生高输出电压的新型交叉耦合RF-DC整流器。为了最大化输出电压,该整流器在每个充电路径中仅经过一个MOS开关管,降低了串联损耗。采用SMIC 0.18 μm双阱CMOS工艺仿真模型模拟,在输入射频功率-13.52 dBm时,输出电压为1.66 V,转换效率达62%。     

一种压电振动能量回收电路

为了提高压电式振动能量回收系统的能量回收能力和解决在负载变化使能量回收效率变差的问题,以悬臂梁式压电振动发电系统为例,提出了一种高效的压电振动能量收集电路设计方案,即并联型双同步开关电感接口电路,可将压电梁转换振动能量得到的电能高效地储存到电容中。实验结果表明,压电梁在频率为38.4Hz、加速度有效值为0.035m/s2振动激励下工作时,给出的并联双同步开关能量回收(P-DSSH)接口电路可释放的瞬时功率达0.25mW,是全桥整流接口电路(SEH)最优功率的5.8倍,是并联同步开关电感(P-SSHI)接口电路可释放的瞬时功率的2.2倍,是LTC3588-1电路可释放的瞬时功率的1.27倍,且其工作不受负载变化的影响。     

射频/微波能量收集系统的整流电路研究进展

射频/微波能量收集系统以可持续、环保等优点在无线传感器网络、可穿戴设备等领域具有广泛应用前景。对近年来射频/微波能量收集系统的整流电路的研究进展进行了概述。分析并讨论了整流电路的技术指标和电路结构,分别从器件研究和电路设计两个方面对整流电路的研究进展进行分析、归纳。从原理、性能提升等方面分析具有低的零偏压电阻值的自旋二极管应用于微瓦量级信号整流电路的潜力;从微弱信号整流、宽输入功率范围信号整流、高功率转换效率整流、阻抗去敏感化4个方面分析了整流电路设计的关键问题,归纳出有效的解决途径并对整流电路的发展趋势进行了展望。     

一种快关断的新型ESD电源箝位电路

提出了一种新型电源箝位电路,旨在解决传统电路中存在的泄漏电流大、误触发、低导通时间等问题.该电路通过引入双极晶体管(BJT),利用BJT电流放大作用以降低电容容值,再利用MOS管和串联二极管的反馈作用以调整触发电压,来提升箝位电路的性能.仿真结果表明,该电路可以快速响应ESD事件,并且可以实现快速关断的功能,从而快速泄...     

三相PWM整流器直接功率控制的仿真研究

基于三相电压型PWM整流器的原理与结构组成,采用电压定向的不定频直接功率控制(VO-DPC),通过对其控制结构的分析,建立其MATLAB/SIMULINK仿真模型.根据仿真结果可以看出,直接功率控制的控制算法简单,而且可以提高整流器的功率因数,有效降低谐波含量.     

基于整流模块效率曲线的电源节能方案探讨

电力通信电源的安全性和可靠性对电力通信系统安全稳定运行起着至关重要的作用。在重视安全可靠的情况下,电力通信电源的设计中往往忽略了节能问题。文中提出的基于整流模块效率曲线的电力通信电源节能方案,在保证安全性和可靠性的前提下,通过提高负载率,提高整流模块工作效率,达到节能降耗的目的,并从理论上计算了节能的效果。根据目前云南电力通信网的运行特点,以及实现节能的难易程度,该方案具有一定的可行性。     

大功率整流模块中的开关管并联工作分析

分析了大功率整流模块中并联开关管的静态和动态工作特性,指出并讨论了设计中需要解决的一些问题.给出了容量为230V/25A、开关频率为70kHz的电力充电模块中并联的IGBT的电流波形.     

宽带圆极化整流天线的研究与设计

针对空间微弱射频能量收集,提出了一种宽带圆极化整流天线,其主要由射频能量接收天线和多频整流电路构成.为了获得宽频带特性,接收天线的辐射贴片采用对数周期交叉偶极子.同时,两对交叉偶极子均由环形的90°相位延迟线连接,且相互正交,从而实现天线的圆极化特性.多频整流电路由两个单阶电压倍压整流电路并联而成,为了提高整流电路的性能和效率,引入了具有两个枝节的新型阻抗匹配电路.仿真结果表明:接收天线的阻抗带宽和3 dB轴比带宽分别为1 100 MHz和350 MHz;多频整流电路的功率灵敏度达到-35 dBm,最大RF-DC整体转换效率可达76.5%.在辐射强度为6.02 μT,负载电阻为700 Ω时,测得整流天线负载端的输出电压约为139 mV,因此该整流天线适用于低功率射频能量收集应用.     

Power management circuits for self-powered systems based on micro-scale solar energy harvesting

In this paper, two types of power management circuits for self-powered systems based on micro-scale solar energy harvesting are proposed. First, if a solar cell outputs a very low voltage, less than 0.5 V, as in miniature solar cells or monolithic integrated solar cells, such that it cannot directly power the load, a voltage booster is employed to step up the solar cell’s output voltage, and then a power management unit (PMU) delivers the boosted voltage to the load. Second, if the output voltage of a solar cell is enough to drive the load, the PMU directly supplies the load with solar energy. The proposed power management systems are designed and fabricated in a 0.18-μm complementary metal–oxide–semiconductor process, and their performances are compared and analysed through measurements.     

应用于热电能量收集的低压自启动电路

设计了一种两级低电压自启动电路,实现低输入电压条件下热电能量收集系统的自启动。在第一级自启动电路中引入一种新型堆叠式反相器,构成环形振荡器结构,在低供电电压下产生较大的振荡摆幅;第二级自启动电路由高幅值时钟产生电路与电感复用升压电路构成,进一步提高输出电压;由电压检测电路以及辅助电路构成的控制电路实现了第一级自启动向第二级自启动的转换,以及第二级自启动向主升压转换的过程。基于0.18 μm CMOS工艺设计该自启动电路,版图后仿真结果表明,在190 mV的TEG输入电压,以及11.8 μA的负载电流情况下,自启动电路可产生825 mV输出电压,转换效率可达到56.5%,实现能量收集系统的自启动功能,保证后级主升压电路的正常工作。