复旦大学微电子学院陈之原团队在压电能量采集技术领域取得重大突破

近日，复旦大学微电子学院/集成芯片与系统全国重点实验室的青年研究员陈之原领衔的能量采集与电源管理芯片研究组在压电能量采集技术领域取得了重要研究成果。该研究不仅为物联网设备的可持续供电提供了新的解决方案，还为全球能源收集技术的发展注入了新的活力。

陈之原研究员带领的研究团队提出了一种基于多输入压电换能器阵列的自翻转技术，该技术利用输入阵列中一半的压电换能器单元作为翻转电容，实现了在不引入额外无源器件的情况下的偏置翻转。此外，研究团队还进一步开发了电荷回收再利用式自翻转技术（SBFRR），通过串联压电换能器将电荷回收到过渡电容上，显著减少了因电荷清零而产生的损耗，并提高了重建电压和系统能效。

据介绍，该技术在交流至直流（AC-DC）转换领域取得了显著进展，为压电能量采集接口电路的设计提供了新的思路。传统压电能量采集接口电路往往需要借助片外无源器件进行电压翻转，以提高AC-DC转换效率，但这无疑牺牲了系统的集成度，限制了其在微机电系统（MEMS）和植入式医疗设备等对体积有严格要求的场景中的应用。而陈之原团队的创新技术则有效解决了这一问题，实现了高集成度和高效能的双重提升。

该研究团队还提出了一种基于共享电容的协同翻转同步开关收集整流器（CF-SSHC）和多输出DC-DC转换器的压电能量采集系统。该系统通过并联多个压电换能器单元，将翻转相数增加到前所未有的高度，显著提高了翻转效率和输出功率。该系统的宽输入功率范围适应性和多输出能力，使其在物联网应用中展现出巨大的潜力。

陈之原研究员表示：“这项研究成果不仅是我们团队在压电能量采集技术领域的一次重要突破，更是我们为物联网设备可持续供电所做出的积极贡献。我们相信，随着技术的不断发展和完善，这种新型能量采集系统将在更多领域得到广泛应用，推动全球能源收集技术的进一步发展。”

据悉，该研究成果已被集成电路设计领域的顶级期刊IEEE Journal of Solid-State Circuits录用。复旦大学微电子学院/集成芯片与系统全国重点实验室为该成果的第一完成单位，博士生李桢为第一作者，陈之原为该工作的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金等多个项目的支持。