L'équipe du professeur Shi Yi et du professeur associé Qiu Hao de l'École des sciences et de l'ingénierie électroniques de l'Université de Nanjing en Chine a réalisé des progrès importants dans le domaine de la technologie de transmission d'énergie sans fil, apportant une nouvelle percée au problème de l'alimentation des interfaces cerveau-machine invasives.

Les interfaces cerveau-machine invasives, devant être placées à long terme à l'intérieur du corps humain, sont limitées par la biosécurité et l'environnement physiologique confiné, ne pouvant pas être alimentées par des fils physiques et devant recourir à la technologie d'alimentation sans fil. Cependant, la structure d'encapsulation compacte rend la dissipation thermique difficile ; si la chaleur convertie par la consommation d'énergie de la puce ne peut pas être évacuée à temps, cela peut entraîner une série de problèmes. Par conséquent, l'amélioration de l'efficacité de conversion d'énergie et la réduction de la dissipation thermique sont devenues essentielles dans la conception de la gestion de l'alimentation. Bien que la technologie de redressement à simple étage, à tension réglable et à double sortie soit considérée comme une solution idéale, elle est confrontée à des défis tels qu'une fenêtre de charge effective limitée, la difficulté de réguler la tension des sorties multiples et la tendance à l'échauffement due à la dépendance aux diodes actives PMOS.

Pour résoudre ces problèmes, l'équipe de recherche a proposé une nouvelle topologie de redresseur régulé à simple étage et double sortie à haute efficacité, capable de charger simultanément les deux sorties pendant un demi-cycle, brisant les limites du mode traditionnel de multiplexage temporel et améliorant la puissance de charge, la qualité de la tension d'alimentation et l'efficacité de conversion d'énergie. Son mode innovant de répartition des charges permet d'atténuer le problème de déséquilibre des conditions de charge des deux sorties, d'élargir la plage de courant de sortie nominal et d'améliorer la stabilité et l'adaptabilité du circuit.

Cette puce a été validée par une fabrication en technologie CMOS 0,18 μm. Les mesures réelles montrent qu'en régime permanent, elle atteint une efficacité de pointe de 92,2 % et une puissance de charge de pointe de 131 mW, avec des tensions de sortie doubles stabilisées respectivement à 3,3 V et 1,6 V, et une ondulation de tension maximale contrôlée à 50 mV et 75 mV ; lors de fortes variations de charge (×15), la réponse est rapide et les interférences de couplage entre les deux sorties sont évitées, plusieurs indicateurs clés atteignant un niveau international élevé. Les résultats correspondants ont été publiés en ligne le 16 avril dans la revue de premier plan en circuits intégrés, IEEE Journal of Solid-State Circuits (JSSC). Zhuang Quanrong, doctorant de la promotion 2024 de l'École des sciences et de l'ingénierie électroniques, est le premier auteur de l'article, le professeur associé Qiu Hao et le professeur Shi Yi sont les co-auteurs correspondants, et le chercheur Zhang Xin du centre de recherche IBM Thomas J. Watson a fourni des conseils. La recherche a été financée par des projets clés de la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, entre autres, et soutenue par le Centre d'ingénierie des matériaux optoélectroniques et de la technologie des puces du Ministère de l'Éducation, etc.