• 文献检索
  • 文档翻译
  • 深度研究
  • 学术资讯
  • Suppr Zotero 插件Zotero 插件
  • 邀请有礼
  • 套餐&价格
  • 历史记录
应用&插件
Suppr Zotero 插件Zotero 插件浏览器插件Mac 客户端Windows 客户端微信小程序
定价
高级版会员购买积分包购买API积分包
服务
文献检索文档翻译深度研究API 文档MCP 服务
关于我们
关于 Suppr公司介绍联系我们用户协议隐私条款
关注我们

Suppr 超能文献

核心技术专利:CN118964589B侵权必究
粤ICP备2023148730 号-1Suppr @ 2026

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验

16.8nW 超低压电能量收集器 IC,适用于由生物原电池能源供电的微型可摄入传感器。

16.8 nW Ultra-Low-Power Energy Harvester IC for Tiny Ingestible Sensors Sustained by Bio-Galvanic Energy Source.

出版信息

IEEE Trans Biomed Circuits Syst. 2021 Feb;15(1):55-67. doi: 10.1109/TBCAS.2020.3046035. Epub 2021 Mar 30.

DOI:10.1109/TBCAS.2020.3046035
PMID:33347412
Abstract

Herein, we present a 16.8 nW ultra-low-power (ULP) energy harvester integrated circuit (IC) for ingestible biomedical sensors. The energy harvester can be powered from the electro-galvanic operation inside a human body, which provides a sustainable and long-term energy source. The challenge of dealing with relatively high input impedance (∼kΩ) of the bio-galvanic energy source is addressed by introducing two design techniques. The first technique is an adaptive V-controlled algorithm (AVCA) for a maximum power point tracking (MPPT) controller, and the second technique is a ULP delay-line-based zero current switching (ZCS) controller. Different from the conventional fractional open-circuit voltage (FOCV) method for MPPT, the proposed AVCA allows continuous source tracking without detachment of the harvester from the source. The ZCS operation is achieved using a delay-line controller without using either a comparator or an opamp. The proposed AVCA is realized using a 12.1 nW MPPT controller. Successful ZCS operation is achieved using a 2.1 nW delay controller. Overall power consumption of the IC is 16.8 nW. The converter has been fabricated in a 0.18 μm CMOS process with 2 μm thick top-metal option. The measured result shows that the converter achieves a peak efficiency of 72.1% to generate 507 nW output power. The ULP operation allows a significant reduction in electrode size down to the submillimeter scale (∼0.4 mm), demonstrating the good potential of the proposed energy harvester IC.

摘要

在此,我们展示了一款用于可摄入生物医学传感器的 16.8nW 超低功耗(ULP)能量收集集成电路(IC)。能量收集器可以从人体内的电-化学操作中获取能量,从而提供可持续和长期的能源。通过引入两种设计技术,可以解决生物电-化学电源相对较高输入阻抗(约 kΩ)的问题。第一种技术是最大功率点跟踪(MPPT)控制器的自适应 V 控制算法(AVCA),第二种技术是基于 ULP 延迟线的零电流开关(ZCS)控制器。与传统的 MPPT 分数开路电压(FOCV)方法不同,所提出的 AVCA 允许连续跟踪源,而无需将收集器与源分离。ZCS 操作是使用延迟线控制器实现的,而无需使用比较器或运算放大器。所提出的 AVCA 使用 12.1nW 的 MPPT 控制器实现。使用 2.1nW 的延迟控制器成功实现了 ZCS 操作。IC 的总功耗为 16.8nW。该转换器已在 0.18μm CMOS 工艺中采用 2μm 厚的顶层金属选项进行制造。测量结果表明,转换器实现了 72.1%的峰值效率,可产生 507nW 的输出功率。ULP 操作允许将电极尺寸显著减小到亚毫米级(约 0.4mm),展示了所提出的能量收集器 IC 的良好潜力。

相似文献

1
16.8 nW Ultra-Low-Power Energy Harvester IC for Tiny Ingestible Sensors Sustained by Bio-Galvanic Energy Source.16.8nW 超低压电能量收集器 IC,适用于由生物原电池能源供电的微型可摄入传感器。
IEEE Trans Biomed Circuits Syst. 2021 Feb;15(1):55-67. doi: 10.1109/TBCAS.2020.3046035. Epub 2021 Mar 30.
2
A Compact and Efficient Boost Converter in a 28 nm CMOS with 90 mV Self-Startup and Maximum Output Voltage Tracking ZCS for Thermoelectric Energy Harvesting.一款采用28纳米互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺的紧凑型高效升压转换器,具有90毫伏自启动功能以及用于热电能量采集的最大输出电压跟踪零电流开关(ZCS)特性。
Sensors (Basel). 2023 Jul 7;23(13):6243. doi: 10.3390/s23136243.
3
A 7.5-mV Input and 88%-Efficiency Single-Inductor Boost Converter with Self-Startup and MPPT for Thermoelectric Energy Harvesting.一款具有自启动和最大功率点跟踪功能、用于热电能量采集的7.5毫伏输入及88%效率的单电感升压转换器。
Micromachines (Basel). 2022 Dec 26;14(1):60. doi: 10.3390/mi14010060.
4
A High Power-Conversion-Efficiency Voltage Boost Converter with MPPT for Wireless Sensor Nodes.一种用于无线传感器节点的具有最大功率点跟踪功能的高功率转换效率升压转换器。
Sensors (Basel). 2021 Aug 12;21(16):5447. doi: 10.3390/s21165447.
5
A High-Voltage Energy-Harvesting Interface for Irregular Kinetic Energy Harvesting in IoT Systems with 1365% Improvement Using All-NMOS Power Switches and Ultra-low Quiescent Current Controller.一种用于物联网系统中不规则动能收集的高压能量收集接口,采用全NMOS功率开关和超低静态电流控制器,性能提高了1365%。
Sensors (Basel). 2019 Aug 24;19(17):3685. doi: 10.3390/s19173685.
6
A 66pW Discontinuous Switch-Capacitor Energy Harvester for Self-Sustaining Sensor Applications.用于自供电传感器应用的66皮瓦非连续开关电容能量采集器。
Symp VLSI Circuits. 2016 Jun;2016. doi: 10.1109/VLSIC.2016.7573490. Epub 2016 Sep 22.
7
An AIAPO MPPT controller based real time adaptive maximum power point tracking technique for wind turbine system.一种基于AIAPO最大功率点跟踪控制器的风力发电机组实时自适应最大功率点跟踪技术。
ISA Trans. 2022 Apr;123:492-504. doi: 10.1016/j.isatra.2021.06.008. Epub 2021 Jun 7.
8
A Miniaturized 0.78-mW/cm2 Autonomous Thermoelectric Energy-Harvesting Platform for Biomedical Sensors.用于生物医学传感器的0.78毫瓦/平方厘米小型化自主热电能量收集平台
IEEE Trans Biomed Circuits Syst. 2017 Aug;11(4):773-783. doi: 10.1109/TBCAS.2017.2684818. Epub 2017 May 23.
9
A hybrid indoor ambient light and vibration energy harvester for wireless sensor nodes.一种用于无线传感器节点的室内环境光与振动混合能量收集器。
Sensors (Basel). 2014 May 19;14(5):8740-55. doi: 10.3390/s140508740.
10
A 1.1nW Energy Harvesting System with 544pW Quiescent Power for Next Generation Implants.一种用于下一代植入设备的具有544皮瓦静态功耗的1.1纳瓦能量收集系统。
IEEE J Solid-State Circuits. 2014 Dec;49(12):2812-2824. doi: 10.1109/JSSC.2014.2350260.

引用本文的文献

1
A High-Resolution Discrete-Time Second-Order ΣΔ ADC with Improved Tolerance to KT/C Noise Using Low Oversampling Ratio.一种采用低过采样率提高对KT/C噪声容忍度的高分辨率离散时间二阶ΣΔ模数转换器。
Sensors (Basel). 2024 Sep 4;24(17):5755. doi: 10.3390/s24175755.