← 返回 JSSC 论文列表JSSC 2021第3期Power Management65nmEnergy Harvesting
A Biofuel-Cell-Based Energy Harvester With 86 Peak Efficiency and 025-V Minimum I
一种基于生物燃料电池的高效能量收集器，峰值效率达86%，最低工作电压0.25V。
65nm CMOS, 0.25V-0.39V, 86%效率, 1.34µW输出功率
能量收集器生物燃料电池冷启动最大功率点跟踪低电压
▸创新点1：无外部电气组件的冷启动设计 - 采用片上集成技术实现完全自给式冷启动，仅依赖生物燃料电池（BFC）自身0.25V超低输入电压即可触发系统工作，突破传统能量采集器需要外部辅助电源或大容量储能元件的限制（方法创新）
▸创新点2：0.4V低电压工作架构 - 通过混合信号开关电容DC-DC转换器架构，在核心电路0.4V超低工作电压下实现1V稳压输出，相比传统方案降低60%动态功耗，支持86%峰值能效（电路创新）
▸创新点3：实时二维最大功率点跟踪技术 - 集成片上自适应算法同时追踪源阻抗退化和负载变化两个维度，在1-12μW宽负载范围内保持70%以上端到端能效，比单维度MPPT提升30%持续稳定性（系统创新）
▸创新点4：生物燃料电池兼容性设计 - 通过电极-芯片协同优化实现2mm微型乳酸BFC直接集成，在220nW芯片功耗下达成1.34μW净输出功率，验证了CMOS工艺与生物能源器件的无缝衔接（跨领域创新）
Abstract
This article presents an efficient cold-starting
energy harvester system, fabricated in 65-nm CMOS. The pro-
posed harvester uses no external electrical components and is
compatible with biofuel-cell (BFC) voltage and power ranges.
A power-efficient system architecture is proposed to keep the
internal circuitry operating at 0.4 V while regulating the output
voltage at 1 V using switched-capacitor dc–dc converters and a
hysteretic controller. A startup enhancement block is presented to
facilitate c