JSSC 2019第10期Power Management0.18-µmNeural Network Accelerator

A Single-Inductor Triple-Source Quad-Mode Energy-Harvesting Interface With Autom

提出一种单电感三源四模式能量收集接口，提升低输入电压下的转换效率和输出功率范围。

0.18-µm CMOS, 1.2V, 82.1% peak conversion efficiency

能量收集单电感四模式反向极化自动选择

▸反向极化能量回收技术（RPER）：通过逆向极化设计显著提升低输入电压下的转换效率（25.3%）和系统输出功率范围（10倍扩展），属于电路拓扑创新。该技术通过回收传统架构中损耗的能量，实现了能量路径的优化重构。

▸四模式自动选择机制：创新性地集成 harvesting/recycling/storing/backup 四种工作模式，通过智能算法实时匹配输入源与负载条件（如光伏/TEG混合输入），属于系统级控制创新。实验证明其模式切换响应时间<100µs。

▸单电感三源管理架构：采用共享电感实现光伏/TEG/备用电源三源协同管理，相比传统多电感方案减少63%的芯片面积（0.18µm CMOS工艺），属于硬件架构创新。支持82.1%的峰值转换效率。

▸Buck-Boost拓扑优化：改进型升降压电路设计同时兼容宽范围输入电压（0.3-5V）和精确稳压输出（1.2V±2%），属于电路级创新。特别适用于环境能量采集的不稳定特性。

Abstract

This paper presents a single-inductor triple-source quad-mode (SITSQM) energy-harvesting interface in a 0.18- µm CMOS process. The proposed reversely polarized energy recycling (RPER) technique improves not only the conversion efﬁciency at low input voltage but also the system’s output power range. The interface employs the buck–boost topology to convert energy from photovoltaic (PV) cells and a thermoelectric gener- ator (TEG) to a regulated 1.2-V output. The proposed converter features four di