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JSSC 2023第5期Power Management180nmEnergy Harvesting

A Sub-µW Energy Harvester Architecture With Reduced TopBottom Plate Switching Lo

提出一种超低功耗太阳能收集器架构，通过减少寄生电容切换损耗实现高效能量收集。
80%效率@1μW输出，峰值80.66%@2.4μW，1.8V稳压输出
能量收集器超低功耗开关电容MPPTDC-DC转换器
▸创新点1：双端切换减少寄生电容损耗（方法创新）。通过同时切换能量源的两个端子，而非仅切换一个端子，完全消除了顶部和底部寄生电容的充放电损耗，显著提升了能量采集效率。
▸创新点2：集成最大功率点跟踪(MPPT)（系统创新）。在能量采集器中集成了MPPT功能，确保在不同光照条件下都能从太阳能电池中提取最大功率，提升了系统的整体能量利用效率。
▸创新点3：相同电荷再分配损耗下电容器数量减半（电路创新）。通过优化电路设计，在保持与交叉耦合DC-DC转换器相同电荷再分配损耗的同时，所需电容器数量减少了一半，降低了电路复杂度和成本。
▸创新点4：高效低功耗设计（系统创新）。在180 nm CMOS工艺下实现，输出1 µW时效率达到80%，峰值效率80.66%时输出2.4 µW，同时保持1.8 V的稳定输出电压，适用于超低功耗应用场景。
Abstract
This article presents a 25 nW–2.4 µW switched- capacitor-based solar energy harvester with integrated maximum power point tracking (MPPT). The proposed dc–dc converter avoids charging and discharging of top and bottom plate parasitic capacitors by switching both the terminals of energy source as opposed to switching just one terminal. As a result, the energy lost in switching the top and bottom plate parasitic capacitors is zero joules, which helps to achieve highly efficient switched capacitor