Redresseur de tension ultra-basse CMOS à haute efficacité pour applications à énergie sans fil et de récupération d’énergie. Contexte Un convertisseur de tension ou redresseur (diode) fournit un chemin unidirectionnel au courant circulant de la source vers la charge. En microélectronique, on remplace les traditionnelles diodes par des transistors MOS à diode-liée, mais les résistances de canal des commutateurs limitent la puissance globale et réduisent la tension de sortie. Cette structure est inefficace dans un système à très basse tension. Les redresseurs de type passif utilisent diverses configurations de transistors MOS, tandis que des commutateurs MOS sont au cœur des redresseurs dits actifs. Ces redresseurs actifs ont besoin d'une puissance statique supplémentaire pour alimenter leur circuit interne et connaissent des pertes dynamiques relatives aux commutateurs. Technologie Afin d'améliorer les performances de la chaîne de conversion d'énergie et d'augmenter la tension de sortie pour une amplitude donnée de la source d'entrée, nous proposons un nouveau design de redresseur CMOS pleine-onde. Il utilise une paire de commutateurs pMOS « bootstrapped » avec une tension de seuil effectif très faible formée dans la structure de grille à couplage transversal dont le volume est polarisé de façon dynamique afin de réduire les fuites. Cette structure est associée à un réservoir de charge unique afin de réduire la tension de seuil efficace des commutateurs MOS associés à la fois pour le cycle d'entrée positif et le cycle négatif. Ce design est entièrement compatible avec les technologies de pointe CMOS submicronique, comme le 0,18 µm et sa mise en œuvre ne nécessite pas de circuiterie complexe. Les mesures sur le prototype ont confirmé un taux de conversion de tension supérieur à 70% de la source de courant alternatif en entrée d’une amplitude-crête de 0,8 V. Application Cette technologie vise tout circuit intégré où l'efficacité énergétique est cruciale en améliorerant la chaîne de gestion de puissance de la puce. Les applications ciblées sont celles qui utilisent des sources de tension d’amplitudes ultra-basses, tels que des systèmes de récupération d’énergie, « Energy Harvesting », les implants biomédicaux intelligents ou les systèmes RFIDs. Avantages compétitifs • Rendement élevé: taux de conversion de tension > 70% pour une source de courant alternatif en entrée d’une amplitude-crête de 0,8 V. • Compatibilité totale avec les technologies de pointe CMOS submicronique, comme la 0,18 pm • Conception de circuit simple Brevet Demande américaine provisoire US 61/814,858 “SINGLE RESERVOIR FULL-WAVE RECTIFIER” Prochaines étapes Nous sommes à la recherche d'un partenaire pour commercialiser la technologie sous licence. Contact Morgan Guitton, Ing. Jr. Directrice de projects, Développement des affaires, Sciences & génie Univalor +1 (514) 340-3243 poste: 4231 [email protected] Yvon Savaria, M.Sc.A., Ph.D. Professeur et Directeur, Département de génie électrique Polytechnique Montreal +1 (514) 340-4711 poste: 4737 [email protected]