研究目的
研究一种用于无线微传感器的高效光捕获CMOS电源系统，该系统能从小面积光伏电池和电池中有效汲取电能，以满足传感器的能量需求。
研究成果
该高效光捕获CMOS系统能从小型光伏电池和电池中有效汲取电能，为10毫瓦负载供电，在宽功率范围内均实现高能效。其在功率密度和能效方面优于现有系统，适用于各类无线微传感器应用场景。
研究不足
该系统的效率和功率输出取决于光伏电池和电感器的尺寸与质量。使用片外元件会增加系统体积，而采用较小电感器会因电阻增大导致效率下降。
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适用于0-10毫瓦无线微传感器的光捕获CMOS电源系统
DOI：10.1109/JSEN.2018.2877988
期刊：IEEE Sensors Journal
出版年份：2018
更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要：
消费产品、家庭、医院和工厂中的无线微传感器集成了传感、处理和传输智能功能，能够节省资金、能源并挽救生命。尽管其微型电池耗电迅速，但通过收集光能可以补充供电。然而，1平方毫米的光伏电池最多只能产生150微瓦的电能，而无线微传感器的耗电量可达毫瓦级。本文提出的电池辅助光能采集器从1×1平方毫米的光伏电池中提取10–130微瓦电能，并借助电池辅助为10毫瓦负载供电，同时利用多余光伏电能给电池充电。该CMOS系统在1V输出电压下保持±28mV的稳定调节，每立方毫米体积提供的功率是现有最佳光能采集微系统的10倍（效率94.5%）和38倍（效率87.8%）。与那些仅在单一功率水平达到峰值效率的系统不同，本方案在光伏输入10–130微瓦和负载功率0.5–10毫瓦的全范围内均保持高效：采用18微亨3×3×1.5立方毫米电感时效率达94.5%，使用22微亨1.6×0.8×0.8立方毫米器件时效率为87.8%。
作者：
Rajiv Damodaran Prabha，Gabriel A. Rincón-Mora
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