摘要
本文提出了一种带有最大能量跟踪的射频能量收集电路.该电路通过加入级数来控制环路自动检测不同级数整流器的输出功率,并比较这些输出功率来选择最佳级数,以求在不同输入功率下均能够保持较高的能量转换效率.因此,能量收集电路在保持高灵敏度的同时,可以提高最高能量转换效率,扩展高效率动态范围.基于该设计方法,一个用于特高频频段的带有级数控制回路的3~5级整流器电路在SMIC55nm工艺下得以仿真、实现.测试结果表明:在915MHz的工作频率下,所设计的射频能量收集电路的最高能量转换效率可以达到61.4%.与此同时,在19dB的输入功率范围内,能量转换效率均能够保持在最高能量转换效率的50%以上,有效扩展了高效率动态范围.此外,该电路在加入控制环路后,仍然有较高的灵敏度,可以在-16.3dBm的输入功率下,驱动一个纯电容负载,获得2V的输出电压.
A maximum power point tracking method for radio frequency energy harvester is present.This method uses a stage control loop to adaptively evaluate the output power of different stage rectifier,compares these output powers and chooses optimal stage to maintain the higher power conversion efficiency on the different input power level.Thus,this harvester can improve the maximum PCE and extend the high PCE range while maintaining a high sensitivity.Based on this method,a 3—5 stages rectifier with a stage-control-loop has been designed and fabricated in a 55 nm CMOS technology.Operating at 915 MHz,the measured results show the maximum PCE of this proposed RF energy harvester is 61.4%.And a wide 19 dB high PCE dynamic range is achieved,in which the PCE value of the harvester keeps higher than 50%of maximum value.Meanwhile,a sensitivity of-16.3 dBm is measured for 2 V output voltage with a capacitor loading.
作者
刘丹洋
闫娜
闵昊
LIU Danyang;YAN Na;MIN Hao(State Key Laboratory of ASIC&Systems,Fudan University,Shanghai 201203,China)
出处
《复旦学报（自然科学版）》
CAS
CSCD
北大核心
2019年第4期433-440,共8页
Journal of Fudan University：Natural Science
基金
国家高技术研究发展计划(2015AA016601-005)
国家自然科学基金(61574045,61774048)
关键词
射频能量收集
整流器
最大能量跟踪
能量转换效率
动态范围
radio frequency energy harvester
rectifier
maximum power point tracking
power conversion efficiency
dynamic range
