JSSC 2019第7期Power Management0.35 µm-CMOS

A Fully Integrated Switched-Capacitor-Based ACDC Converter for a 120 VRMS Mains

一种基于开关电容的全集成ACDC转换器，适用于120 VRMS电源，通过电荷重分配和记忆效应提高效率和操作范围。

15.16 µW输出功率，80.7%峰值效率，9.8mm²活动面积

ACDC转换器开关电容电荷重分配记忆效应高压电容

▸创新点1：基于开关电容的电荷重分配技术（方法创新）。通过动态调整开关电容网络的拓扑结构，实现了高效的电压转换，无需传统变压器，显著减小了系统体积和功耗。

▸创新点2：利用记忆效应提高效率（电路创新）。通过优化电荷存储和释放时序，减少了能量损耗，使峰值效率达到80.7%，提升了整体能源利用率。

▸创新点3：定制化AC开关和高压电容设计（器件创新）。采用特殊设计的AC开关和高压电容，确保在120 VRMS高压输入下稳定工作，同时集成在0.35 µm-CMOS工艺中，实现了高电压兼容性。

▸创新点4：全集成化系统设计（系统创新）。将AC-DC转换器完全集成在9.8 mm²的芯片面积内，输出功率15.16 µW，展示了高压与微型化结合的前沿技术。

Abstract

A fully integrated AC–DC power converter that faces a mains voltage of 120 V RMS,6 0 H zi sp r e s e n t e d .T h e converter achieves an increased operating range and efﬁciency due to a switching capacitor that relies on the principles of charge redistribution and the memory effect. As such, the converter mimics a variable voltage division to bridge the voltage gap between the high mains and low DC output. Customized AC switches and a high-voltage capacitor ensure the high volt- age capability.