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JSSC 2011第8期Power Management0.18μm CMOS

An Inside Body Power and Bidirectional Data Transfer IC Module Pair

设计了一种仅需三根线的体内外IC模块对,实现高效能量传输和双向数据通信。
90.2%能效(2.84mW负载),MB/s级双向数据传输
生物医疗植入无线能量传输双向数据通信三相信号调制被动整流
创新点1:三线制设计简化连接复杂度(系统创新)。通过仅使用三根线实现能量传输和双向数据通信,显著减少了植入式医疗设备的连接复杂性,降低了系统集成难度和成本。
创新点2:三相信号实现能量与数据复用(方法创新)。利用三相信号同时传输能量和双向数据,通过调制信号幅度和边沿位置,实现了高效的能量传输和高速数据通信,数据速率达到MB/s级别。
创新点3:被动MOS交流-直流转换器提高能效(电路创新)。采用被动MOS结构的交流-直流转换器,将三相信号高效转换为直流电,整体系统能效高达90.2%,显著提升了能量利用效率。
创新点4:双向数据传输不影响能量传输(方法创新)。通过在不影响能量传输的周期内调制信号幅度和边沿位置,实现了双向数据传输的高效性和稳定性,确保了系统的整体性能。
Abstract
An IC module pair utilizing only three wires was de- signed for biomedical implants with a master unit (MU) and a small, lightweight satellite unit (SU). Power was delivered from the MU to the SU using a three-phase signal and converted to dc in the SU IC module by a passive MOS ac–dc converter. Bidirec- tional data transfer between the two units was achieved by modu- lating the amplitudes (at periods t hat do not affect power delivery) and the positions of the rising and falling edges of the th