应用于自供电物联网节点的超低功耗片上电源管理关键技术研究与实现

发布时间：2021-01-06 19:56

　　近年来无线物联网设备特别是无线传感器网络节点、无线医疗电子设备和可穿戴设备的快速发展推动了电源管理系统向超低功耗、高效率和高集成度方向发展。电池和（或）新能源供电的自供电物联网设备需要超低功耗设计使设备供电系统具有超过10年以上的寿命,这就需要超低功耗电源管理技术。无线物联网设备的电源管理系统要求高效率和高集成度,电源管理单元（PMU）将传统的多路多类型电源管理器件整合到一个芯片中,有助于降低系统功耗,减少片外元器件、板级空间和成本。以优化自供电物联网节点的电源管理系统为出发点,本文就超低功耗电源管理的关键技术、系统设计和电路设计展开研究。自供电物联网节点系统的平均静态功耗通常在几微瓦,因此电源管理系统的自身静态电流应小于微安级。论文在研究CMOS亚阈值设计技术的基础上,阐述了纳安级通用模拟电路的原理和实现方法,包括本征NMOS构成的超低功耗电流源、亚阈值区CMOS构成的超低功耗电流基准、超低功耗带隙基准、亚阈值区CMOS电压基准和采用采样保持技术的电压基准。针对纳安级电路易受噪声影响的特点,研究了纳安级电路的新型隔离保护环、版图设计和封装设计等技术。论文提出“悬浮隔离”的保护环设计大... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【部分图文】：

图１．１从２０１６年到２０４０年的全球各地区电力需求增量??

为了避免使用供电线而限制物联网节点的使用场景，物联网节点往往是自供电设备，??如无线传感器节点、无线医疗电子设备和可穿戴设备等。一个典型的自供电物联网节点系??统如图２．１所示，系统中一般包括无线收发器、微控制器、传感器、供电设备和电源管理??系统等。可穿戴设备一般还具有人机交互系统，如显示屏幕和输入设备等。??１０??

图２．２市面上常见的电池外形??位来衡量，表示的是负载电流和工作时间的乘积。电池的使用寿命首先与电池外形尺寸有??关。图２．２是市面上的常见的电池外形，从左到右分别是１号电池（Ｄ型）、２号电池（Ｃ??１３??

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：2961168