JSSC 2023第2期Medical & Bio0.18µm CMOS

A 4068-MHz Active Rectiﬁer With Cycle-Based On-Off-Delay Compensation for High-C

提出一种40.68MHz主动整流器，采用周期定时控制提升效率和电压转换比。

最大输出功率207mW，最大PCE 86%，最大VCR 96.3%

主动整流器40.68MHz周期定时控制功率转换效率电压转换比

▸创新点1：周期定时控制（CBTC）技术通过精确补偿40.68 MHz高频下的导通和关断延迟，显著提升整流器的功率转换效率（PCE）和电压转换比（VCR），分别达到86%和96.3%。

▸创新点2：延迟模拟采样保持电路（DMSH）通过模拟延迟特性并动态调整采样时序，确保高频信号下的稳定采样，从而在宽输入范围（1.9至3.8 V）内维持高PCE和VCR。

▸创新点3：低压应力启动方案（LV-stress startup）通过优化启动阶段的电压应力分布，避免器件损坏，同时支持小直径（4 mm）接收线圈的高效无线能量传输。

▸创新点4：全集成整流器设计在0.18 µm CMOS工艺中实现207 mW的最大输出功率，是首个在40.68 MHz下实现全导通和关断延迟补偿的整流器，且接收线圈尺寸为同类最小。

Abstract

This article presents a 40.68-MHz active rectiﬁer for high-current biomedical implants. Cycle-based timing control (CBTC) is proposed to signiﬁcantly extend the duration for compensating both turn-on and turn-off delays of active diodes at 40.68 MHz, thereby improving both the power conversion efﬁciency (PCE) and the voltage conversion ratio (VCR) of the rectiﬁer. The supply independent ramp, the delay-mimicking sample-and-hold (DMSH) circuit, and the low-voltage (LV)-stress startup scheme are a