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近日，復旦大學微電子學院/集成芯片與系統全國重點實驗室的青年研究員陳之原領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領域取得了重要研究成果。該研究不僅為物聯網設備的可持續供電提供了新的解決方案，還為全球能源收集技術的發展注入了新的活力。 陳之原研究員帶領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技術，該技術利用輸入陣列中一半的壓電換能器單元作為翻轉電容，實現了在不引入額外無源器件的情況下的偏置翻轉。此外，研究團隊還進一步開發了電荷回收再利用式自翻轉技術（SBFRR），通過串聯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生的損耗，并提高了重建電壓和系統能效。 據介紹，該技術在交流至直流（AC-DC）轉換領域取得了顯著進展，為壓電能量采集接口電路的設計提供了新的思路。傳統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，以提高AC-DC轉換效率，但這無疑犧牲了系統的集成度，限制了其在微機電系統（MEMS）和植入式醫療設備等對體積有嚴格要求的場景中的應用。而陳之原團隊的創新技術則有效解決了這一問題，實現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同翻轉同步開關收集整流器（CF-SSHC）和多輸出DC-DC轉換器的壓電能量采集系統。該系統通過并聯多個壓電換能器單元，將翻轉相數增加到前所未有的高度，顯著提高了翻轉效率和輸出功率。該系統的寬輸入功率范圍適應性和多輸出能力，使其在物聯網應用中展現出巨大的潛力。 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領域的一次重要突破，更是我們為物聯網設備可持續供電所做出的積極貢獻。我們相信，隨著技術的不斷發展和完善，這種新型能量采集系統將在更多領域得到廣泛應用，推動全球能源收集技術的進一步發展。” 據悉，該研究成果已被集成電路設計領域的頂級期刊IEEE Journal of Solid-State Circuits錄用。復旦大學微電子學院/集成芯片與系統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基金等多個項目的支持。 |
