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JSSC 2023第2期RF & Wireless180nm

A 1356-MHz Wireless Power and Data Transfer System With Current-Modulated Energy

提出一种高效无线能量与数据传输系统,采用电流调制能量复用技术,提升植入式医疗设备性能。
13.56MHz, 1.8V, 1Mb/s, 42%能量节省
无线能量传输数据传输植入式医疗设备能量复用LDO稳压器
创新点1:电流调制能量复用反向传输技术(ER-BT)通过调制负载阻抗实现高达1 Mb/s的数据传输速率,同时复用反向传输电流为负载供电,系统能效提升42%,显著优于传统短线圈反向传输技术(SC-BT)。
创新点2:能量自适应双输入LDO稳压器通过动态调整输入源(主电源或复用能量存储)优化能量分配,有效应对数据速率或负载变化,提升系统稳定性与能效。
创新点3:高效无线能量与数据传输系统设计整合ER-BT与自适应LDO,在13.56 MHz耦合线圈链路上实现1.8 V稳定输出,输入功率3.05 mW时兼顾高能效与高速通信需求。
创新点4:采用180-nm CMOS工艺实现系统集成,支持1.8V/5V双电压域,为植入式医疗设备提供紧凑、低功耗的解决方案。
Abstract
Wireless power/data transfer (WPDT) through an inductive link has been an essential technique in a wide range of applications, especially for implantable medical devices (IMD), which require high power efficiency for safe operation and high data rate for continuous tele metry. This article proposes an efficient WPDT system with current-modulated energy-reuse back telemetry (ER-BT), which can induce instantaneous changes of load impedance at Rx for BT data rate up to 1 Mb/s, while reusing BT curren