西安电子科技大学模拟集成电路重点实验室王修登、钱利波、励勇远等人在微能源俘能芯片方向取得重要研究进展。团队基于180nm BCD工艺，提出一款面向瞬态振动的自供电压电俘能芯片。通过采用同步翻转与最优电荷提取接口，实现压电换能器与输出的完全解耦，使输出功率独立于负载变化；通过采用基于包络比例翻转的单级最大功率点跟踪技术（MPPT），直接在源端实现MPPT调节，避免多级转换损耗，实现快速收敛；通过采用自供电电子断路器和包络提取器，实现近零待机功耗，并可在振动开始时立即启动能量采集，无需冷启动过程。相关研究成果被集成电路领域顶级期刊《IEEE Journal of Solid-State Circuits》（JSSC）接收，论文题目为“A Self-Powered 21-Component Transient Piezoelectric Energy Harvester with Single-Stage MPPT and Near-Zero Standby Consumption”（DOI: 10.1109/JSSC.2026.3715865）。论文第一作者为西安电子科技大学王修登，第一学生作者为西安电子科技大学硕士生施浩浩，通讯作者为西安电子科技大学钱利波教授和励勇远教授。
论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/11631816
该工作实现了一款自供能的瞬态压电俘能芯片，仅由21个无源元件构成。提出了无桥同步翻转与最优电荷提取（SIOCE）整流接口，实现了压电换能器与输出端的完全解耦，使输出功率独立于负载，仅取决于最大功率点电压；通过采用基于包络比例翻转的单级最大功率点跟踪（MPPT）技术，直接在压电侧完成MPPT调节，避免多级转换架构带来的级联损耗，同时实现了快速MPPT收敛；通过采用自供电电子断路器和包络提取器，实现了近零待机功耗。
图1 自供电近零待机功耗的压电振动能收集芯片
测试结果表明，该芯片在周期性振动条件下，转换效率最高达80.9%，输出功率达到传统全桥整流器的6.2倍。此外，该芯片可在持续振动、短时间歇振动和单次冲击振动等多种模式下均可稳定工作，振动停止后，俘能电路具有近零待机功耗特性。本研究为首款完全自供电且实现了单级MPPT的压电俘能芯片，为自供电低功耗物联网设备提供了高效可靠的能源解决方案。
图2 自供电压电能收集芯片显微照片
论文信息
Xiudeng Wang, Haohao Shi, Youlan Zeng, Libo Qian, Yang Liu, Guangqian Zhu, Yongyuan Li, Zhangming Zhu, "A Self-Powered 21-Component Transient Piezoelectric Energy Harvester With Single-Stage MPPT and Near-Zero Standby Consumption," in IEEE Journal of Solid-State Circuits, doi: 10.1109/JSSC.2026.3715865. (Early Access)
