一种高效功率管理单元，实现连续最大功率点跟踪与能量回收，用于无线亚毫米生物医学植入器
系统与控制
2026-02-03 v1 系统与控制
摘要
生物医学植入器提供了变革性的工具，可改善医疗结果。为实现体积和重量最小化的 minimally invasive植入器，广泛研究无线功率传输，以取代传统植入器中占据主导体积且需要手术更换的电池。超声波和磁电无线功率传输模态通过低频声学电气耦合实现能量转化，成为 mm 级接收器的可行解决方案。本文提出了用于毫米级植入器的磁电无线功率传输的全集成功率管理单元。该 PMU 通过持续匹配 transducer 的阻抗、在不同输入/负载条件下动态优化电源级联，并在输入功率下降时复用存储能源来维持系统运行，实现负载独立的最大功率提取与使用。其并联输入调节和储能阶段架构防止级联功率损失。采用偏斜占空比 MPPT 技术和调节效率优化器，PMU 实现峰值 MPPT 效率为 98.5%，峰值系统总体效率为 73.33%。此外，PMU 包含一个自适应高压充电阶段，将刺激电容充电至 12 V，效率提升至 37.88%。
引用
@article{arxiv.2602.02376,
title = {An Efficient Power Management Unit With Continuous MPPT and Energy Recycling for Wireless Millimetric Biomedical Implants},
author = {Yiwei Zou and Huan-Cheng Liao and Wei Wang and Wonjune Kim and Yumin Su and Jacob T. Robinson and Kaiyuan Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.02376},
year = {2026}
}