中国南京大学电子科学与工程学院施毅教授、邱浩副教授团队在无线能量传输技术领域取得重要进展,为侵入式脑机接口的供能问题带来新突破。

侵入式脑机接口因需长期置于人体内部,受生物安全性和密闭生理环境限制,无法依靠物理导线供电,只能采用无线供能技术。但紧凑封装结构导致散热困难,芯片功耗转化的热量若不能及时导出,会引发一系列问题。因此,提升能量转换效率、降低热耗散成为电源管理设计核心。单级可调压双输出整流技术虽被视为理想方案,却面临有效充电窗口受限、多路输出稳压难、依赖PMOS有源二极管易发热等挑战。
针对这些问题,研究团队提出新型高效率单级双输出稳压整流器拓扑,可在半周期内同时为双输出充电,突破传统时间复用模式限制,提升负载功率、供电电压质量和能量转换效率。其创新型电荷分配模式,能缓解双输出负载条件失衡问题,拓宽额定输出电流范围,增强电路稳定性和适应性。
该芯片采用0.18μm CMOS工艺流片验证,实测显示,稳态下实现92.2%的峰值效率和131mW的峰值负载功率,双输出电压分别稳定在3.3V和1.6V,最大纹波电压控制在50mV和75mV;大负载切换(×15)时,高速响应且避免双输出耦合干扰,多个核心指标达国际较高水平。相关成果于4月16日在线发表于集成电路顶刊IEEE Journal of Solid-State Circuits (JSSC),电子科学与工程学院2024级博士生庄泉荣是论文第一作者,邱浩副教授和施毅教授是共同通讯作者,IBM托马斯∙J∙沃森研究中心的张信研究员给予指导。研究获国家自然科学基金重点项目等资助,以及光电材料与芯片技术教育部工程中心等支持。
