Wireless power transfer (WPT) has drawn more and more significant attention recently. However, the applications of WPT IC are severely limited by its characteristics of low efficiency, down-conversion-only, and single-direction-transfer-only. To address these issues, this work will study the theories of the WPT IC techniques based on handheld device, especially on how to achieve high efficiency, up-conversion and bi-direction-transfer. By investigating the efficiency of each WPT stages, the main factors causing the efficiency degradation will be found out, and the efficiency will be improved with system and circuit optimization. Moreover, the “rectifier + Boost DC-DC Converter” topology is innovatively proposed and firmly studied in theory. This will facilitate the derivation of its voltage/current regulation mechanism, establishment of an up-conversion WPT system with high stability, fast response and low output ripple. In addition, after studying the topologies of WPT circuits, a “power amplifier- rectifier” combined topology will be firstly brought out for the simultanenous bi-direction-transfer and high-efficiency. All these achievements will be fully-integrated in a WPT transceiver IC, fabricated in a (deep) sub-micro CMOS technique, and verified by measurements.
近年来,无线能量传输(WPT)获得了越来越广泛的关注。然而,由于WPT芯片存在着效率低,且只能降压、单向传输等问题,其应用受到了较多限制。为克服上述问题,本项目将基于手持设备的WPT芯片,对相关的理论,特别是如何实现高效率、升压、双向传输的WPT,做了深入的研究:通过分析WPT系统各级效率,找到限制WPT效率提高的主要因素,并在系统和电路层面进行优化;首次提出基于“整流器+升压(Boost)DC-DC转换器”架构的WPT接收端电路,找出该架构的电压/电流调节机制,并基于此获得一个稳定、快速响应、低输出纹波的升压WPT系统;通过对WPT电路拓扑结构的研究,首次提出“功率放大器-整流器”复用的概念,在兼顾高效率的同时实现WPT双向传输的功能。上述研究成果将全集成的实现于一颗WPT收发芯片,在(深)亚微米CMOS工艺下流片,并完成测试验证。
近年来,无线能量传输(WPT)获得了越来越广泛的关注。然而,由于WPT芯片存在着效率低,且只能降压、单向传输等问题,其应用受到了较多限制。其次,WPT芯片后级的电源管理电路的效率、响应速度、准确性等,也直接影响了WPT获取能量的效果。.为克服上述问题,本项目对基于手持设备的WPT芯片及其后级的电源管理芯片做了深入研究。研究并实现了高效率、双向传输、输出可调压的WPT收发芯片技术;研究并实现了高速、高效率、高准确性的后级电源管理芯片技术,包括模拟低压差稳压器、数字低压差稳压器、数字带隙基准等芯片。.本项目共发表SCI论文8篇,其中第一作者论文4篇,通讯作者论文4篇;共在国际会议上发表论文7篇;双向充电的研究,在有“芯片奥林匹克”之称的国际固态电路会议上获得“远东地区最佳论文奖”,系大陆/港澳地区65年来首次;发明专利获授权9项。
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数据更新时间:2023-05-31
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