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A 13.56-MHz Single-Input Dual-Output Wireless Power and Data Transfer System for Bio-Implants
IEEE Journal of Solid-State Circuits ( IF 4.6 ) Pub Date : 2024-03-19 , DOI: 10.1109/jssc.2024.3372430 Yang Liu 1 , Yuan Yao 1 , Wing-Hung Ki 1
IEEE Journal of Solid-State Circuits ( IF 4.6 ) Pub Date : 2024-03-19 , DOI: 10.1109/jssc.2024.3372430 Yang Liu 1 , Yuan Yao 1 , Wing-Hung Ki 1
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A 13.56-MHz single-input dual-output (SIDO) wireless power and data transfer (WPDT) system designed for bio-implants is presented. The system incorporates a reconfigurable power amplifier (RPA) and an SIDO rectifier that generates regulated outputs of 1.2 and 2.5 V for different functional blocks of a bio-implant. A dynamic power distribution (DPD) scheme is employed to adjust the duty ratios of the outputs based on changing load conditions. The WPDT system makes use of the different reflected impedances of the two outputs to enable reliable data transfer. Implemented in a standard 65-nm CMOS process, the system achieves an uplink data rate of 423.75 kb/s, confirmed through experiments with pseudorandom binary sequence input data at distances of 6, 10, and 15 mm. Notably, the measured maximum power transfer efficiency (PTE) at coil separation of 6, 10, and 15 mm are 62.7%, 50.8%, and 32.4%, respectively, with an overall improvement of more than 20% in light-load efficiency compared to previous approaches.
中文翻译:
适用于生物植入物的 13.56MHz 单输入双输出无线电源和数据传输系统
提出了一种专为生物植入物设计的 13.56 MHz 单输入双输出 (SIDO) 无线电源和数据传输 (WPDT) 系统。该系统包含一个可重构功率放大器 (RPA) 和一个 SIDO 整流器,可为生物植入物的不同功能块生成 1.2 和 2.5 V 的稳压输出。采用动态功率分配(DPD)方案来根据负载条件的变化调整输出的占空比。 WPDT 系统利用两个输出的不同反射阻抗来实现可靠的数据传输。该系统采用标准 65 nm CMOS 工艺实现,上行链路数据速率达到 423.75 kb/s,通过 6、10 和 15 mm 距离处的伪随机二进制序列输入数据的实验证实。值得注意的是,在线圈间距为 6、10 和 15 mm 时测得的最大功率传输效率 (PTE) 分别为 62.7%、50.8% 和 32.4%,与之前相比,轻载效率总体提高了 20% 以上。到以前的方法。
更新日期:2024-03-19
中文翻译:
适用于生物植入物的 13.56MHz 单输入双输出无线电源和数据传输系统
提出了一种专为生物植入物设计的 13.56 MHz 单输入双输出 (SIDO) 无线电源和数据传输 (WPDT) 系统。该系统包含一个可重构功率放大器 (RPA) 和一个 SIDO 整流器,可为生物植入物的不同功能块生成 1.2 和 2.5 V 的稳压输出。采用动态功率分配(DPD)方案来根据负载条件的变化调整输出的占空比。 WPDT 系统利用两个输出的不同反射阻抗来实现可靠的数据传输。该系统采用标准 65 nm CMOS 工艺实现,上行链路数据速率达到 423.75 kb/s,通过 6、10 和 15 mm 距离处的伪随机二进制序列输入数据的实验证实。值得注意的是,在线圈间距为 6、10 和 15 mm 时测得的最大功率传输效率 (PTE) 分别为 62.7%、50.8% 和 32.4%,与之前相比,轻载效率总体提高了 20% 以上。到以前的方法。