最近、クイーンカジノ入金不要ボーナスのShi Yi教授/Qiu Hao 准教授のチームは、無線エネルギー伝送技術の研究において重要な進歩を遂げました。関連する結果は4月16日に「A 678-MHz922 % の効率と 131 mW の出力電力を達成する、半サイクルで同時に充電されるデュアル出力を備えた単段調整整流器" は集積回路のトップジャーナルにオンラインで掲載されましたIEEE ソリッドステート回路ジャーナル (JSSC)。
侵襲的な脳とコンピューターのインターフェースは、人体の内部で長期間機能する必要があります。生物学的安全性と閉鎖された生理学的環境のため、機器は電源供給に物理的なワイヤーに依存できず、ワイヤレス給電技術を使用する必要があります。同時に、そのコンパクトなパッケージ構造により、放熱能力が大幅に制限されます。チップの消費電力から変換された熱を時間内に外部に排出できない場合、回路のパフォーマンスの低下につながるだけでなく、デバイスの故障や周囲の組織への熱損傷さえも引き起こす可能性があります。したがって、エネルギー変換効率を最大化し、自身の熱放散を削減することが、電源管理設計の中核的な要求となっています。このような背景から、小型化と高いエネルギー効率を考慮した単段可変電圧二出力整流技術は、侵入型機器への長期安全なエネルギー供給を実現する理想的なソリューションと考えられています。近年、学術界からも大きな注目を集めています。
写真1侵襲的ブレインコンピュータインターフェース無線給電システムアーキテクチャの概略図
しかし、このテクノロジーは依然として 3 つの大きな課題に直面しています。まず、従来のアーキテクチャでは主に時分割多重または半波整流が使用されており、有効な充電ウィンドウが限られているため、出力電力と変換効率が低くなります。第 2 に、複数の出力に対して独立した正確な電圧調整を実現するのは難しく、既存のトポロジーでは電圧結合やヒステリシス制御の不一致により過剰なリップルが発生することがよくあります。第三に、広範囲にわたる依存PMOS アクティブ ダイオードの大幅な導通損失とスイッチング損失により、局所的な加熱が容易に発生し、微小侵入シナリオではシステムの信頼性が低下する可能性があります。したがって、厳しい容量と熱の制約の下で、高いエネルギー変換効率、低い出力リップル、デュアルチャネルの独立した電圧安定化と整流をどのように同時に達成するかが、侵襲的なブレインコンピュータインターフェースの長期的で安全な電源を突破する上で中心的な問題となっています。
上記の問題に対応して、研究チームは、半サイクル内でデュアル出力を同時に充電できる新しい高効率単段デュアル出力電圧安定化整流器トポロジを提案しました。これにより、従来の設計における時分割モードの制限を打ち破り、負荷電力、供給電圧品質、エネルギー変換効率が大幅に向上します。さらに、提案された革新的な電荷分配モードは、デュアル出力負荷条件の不均衡によって引き起こされる問題を効果的に軽減できます。複数の出力端子間の電荷分布を適応的に最適化することで、定格出力電流範囲を効果的に広げ、回路の安定性と適応性を大幅に向上させます。
写真2単段調整可能な電圧デュアル出力整流器回路アーキテクチャ図
このチップは0.18 μm CMOS プロセスはテープアウトで検証され、実際のテスト結果は、定常状態条件下で、922% のピーク効率と 131mW のピーク負荷電力が達成されたことを示しました。デュアル出力電圧はそれぞれ 33V と 16V で安定し、対応する最大リップル電圧は 50mV と 75mV に制御されました。大負荷スイッチング（×15）の場合、2出力間の結合干渉を回避しながら高速応答を実現しました。いくつかの主要な指標は、国際報告関連の作業において新記録を樹立しました。
写真3整流器チップの写真と過渡試験および効率試験の結果
電子理工学部202レベル 4 の博士課程学生 Zhuang Quanrong が論文の筆頭著者、Qiu Hao 准教授と Shi Yi 教授が論文の共同連絡著者、IBM Thomas∙J∙ワトソン研究センターの研究員 Zhang Xin がこの研究を指揮しましたガイド。この研究は、中国国家自然科学財団の主要プロジェクト、海外優秀青少年プロジェクト第1陣、一般プロジェクト、革新的研究グループプロジェクトなどの資金提供を受けたほか、教育省光電子材料・チップ技術工学センターおよび未来スマートチップ相互研究センターからの支援も受けた。
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