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CMOS技术中用于包络跟踪功率放大器的混合电源调制器综述
A Review of Hybrid Supply Modulators in CMOS Technologies for Envelope Tracking PAs
Sumit Bhardwaj · Soroush Moallemi · Jennifer Kitchen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年5月
本文综述了用于包络跟踪功率放大器（ET-PA）的CMOS电源调制器（SM）的发展趋势、架构及最新进展。重点探讨了CMOS中最常用的混合电源调制器（HSM）架构，并详细分析了其在效率、速度、线性度和输出功率方面的设计需求与技术挑战。
解读: 该文献聚焦于射频通信领域的包络跟踪技术，与阳光电源核心的光伏逆变器及储能系统业务关联度较低。然而，其探讨的混合电源调制器（HSM）架构在提升功率转换效率和动态响应速度方面的设计思路，可为阳光电源iSolarCloud智能运维平台中的高精度传感器信号处理，或未来电动汽车充电桩中高频通信模块的电源设计提...
一种全集成异构Si-CMOS/GaN 500 MHz 6 V-to-18 V升压转换器芯片
A Fully Integrated Heterogenous Si-CMOS/GaN 500 MHz 6 V-to-18 V Boost Converter Chip
Ziheng Liu · Zhen Lin · Jinyan Wang · Kaixue Ma 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年5月
本文提出了一种采用异构集成氮化镓（GaN）和Si-CMOS技术的全集成500 MHz单开关谐振升压转换器。为实现高集成度与瓦级功率传输，驱动电路采用Si-CMOS工艺并定制片上电感，功率开关则采用GaN器件，实现了高性能功率转换。
解读: 该研究展示了GaN与Si-CMOS异构集成在超高频（500 MHz）功率转换中的潜力，对阳光电源的功率密度提升具有前瞻性参考价值。虽然目前阳光电源的组串式逆变器和储能PCS（如PowerTitan系列）主要采用SiC器件以平衡效率与成本，但随着未来户用光伏及微型逆变器对极致体积和功率密度的需求增加，...
一种用于宽输入电压范围的重构谐振模块化多电平电源管理芯片
A Reconfigurable Resonant Modular Multilevel PMIC for Wide Input Voltage Range With Inherent Balancing and Soft Switching in 180 nm CMOS
Amir Mohammad Mohammadi · S. Ali Khajehoddin · Nasrin Rezaei-Hosseinabadi · Kambiz Moez · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年6月
本文提出了一种基于180nm CMOS工艺的全集成、全软开关谐振模块化多电平变换器（IRMMC）。该设计旨在解决现代晶体管击穿电压限制，实现宽输入电压范围下的高效功率转换，并具备固有的电压平衡能力。
解读: 该研究聚焦于芯片级（PMIC）的拓扑创新，主要应用于低压集成电路领域，与阳光电源现有的兆瓦级光伏逆变器和大型储能系统（如PowerTitan）在功率等级和应用场景上有显著差异。然而，其提出的模块化多电平（MMC）架构和软开关技术在提高功率密度和效率方面的思路，可为公司未来在户用光伏逆变器或小型化储能...
基于Si p-隧道场效应晶体管和ITO n-场效应晶体管的低功耗三维CMOS反相器演示
Demonstration of Low-Power Three-Dimensional CMOS Inverters Based on Si p-Tunnel FET and ITO n-FET
Anyu Tong · Kaifeng Wang · Qianlan Hu · Zhiyu Wang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年3月
本研究基于垂直堆叠的前道制程（FEOL）p 型硅隧穿场效应晶体管（TFET）与后道制程（BEOL）n 型铟锡氧化物（ITO）场效应晶体管的异质三维集成，展示了低功耗互补金属氧化物半导体（CMOS）反相器和 5 级环形振荡器（RO）。由于 p 型和 n 型场效应晶体管的关态电流均较低，我们的 ITO/TFET 异质三维集成 CMOS 反相器在 ${\text{V}}_{\text {dd}}=1$ V 时静态功耗低至 4.83 pW，在 ${\text{V}}_{\text {dd}}=2.5$ ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于三维异质集成的超低功耗CMOS技术展现出值得关注的应用潜力。该技术通过垂直堆叠硅基p型隧穿晶体管与ITO n型晶体管，实现了4.83 pW的极低静态功耗和522 V/V的高电压增益，这些特性与我们在光伏逆变器和储能系统中对功率控制芯片的核心需求高度契合。 在光伏逆...
一种用于横向阵列多带隙聚光光伏系统的CMOS能量收集方法
A CMOS-Based Energy Harvesting Approach for Laterally Arrayed Multibandgap Concentrated Photovoltaic Systems
Haoquan Zhang · Konstantin Martynov · David John Perreault · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年9月
本文提出了一种基于电池块级集成CMOS转换器的聚光光伏（CPV）系统能量收集方案。该系统采用横向阵列多带隙（LAMB）电池结构，作为传统叠层电池系统的替代方案，旨在实现更高效率和更低成本。通过对子模块块内的单个电池进行集成化控制，优化了能量转换效率。
解读: 该研究探讨的LAMB电池结构及块级集成CMOS转换技术，代表了光伏前端转换效率提升的前沿探索。对于阳光电源而言，虽然目前主流产品仍基于硅基组串式逆变器，但该技术在提升光伏系统能量密度和降低度电成本（LCOE）方面的思路具有参考价值。建议研发团队关注其在微型逆变器或组件级功率优化器（MLPE）中的潜在...
一种用于功率模块集成的集成式碳化硅CMOS栅极驱动器
An Integrated SiC CMOS Gate Driver for Power Module Integration
Matthew Barlow · Shamim Ahmed · A. Matt Francis · H. Alan Mantooth · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年11月
随着高温功率器件的应用，高效运行所需的配套电路（如栅极驱动器）成为完整高温解决方案的关键。本文提出了一种采用1.2μm CMOS工艺设计的集成式碳化硅（SiC）栅极驱动器，通过引入可调驱动强度，实现了外部元件的最小化，提升了功率模块的集成度与高温适应性。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有极高价值。在PowerTitan及PowerStack等储能系统和组串式光伏逆变器中，SiC功率器件的广泛应用已成为提升功率密度和效率的关键。集成式栅极驱动器能有效减小驱动回路寄生电感，抑制开关振荡，对于提升高频化逆变器及PCS的功率密度、降低高温环境下的散热压力至关重...
基于LTPO技术的垂直CMOS反相器在有源矩阵显示电路中的应用
Vertical CMOS Inverter With LTPO Technology for Circuit Applications in Active-Matrix Display
Jung Chul Kim · Hyung Tae Kim · I. Sak Lee · Dong Keun Lee 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月
为实现窄边框、高分辨率有源矩阵有机发光二极管（AMOLED）显示屏，本文提出了一种采用具有三维结构的低温多晶硅和氧化物薄膜晶体管（LTPO TFT）的互补金属氧化物半导体（CMOS）反相器。为减小边框面积，相较于传统平面CMOS反相器，在不增加额外光刻掩膜和工艺的情况下，在p型低温多晶硅（LTPS）TFT垂直对齐的相同位置制备了n型铟镓锌氧化物（IGZO）TFT。结果表明，有效电路面积从1581大幅减小至<775 μm²。由于在垂直CMOS反相器中，IGZO TFT和LTPS TFT共享一个栅电...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项LTPO垂直CMOS逆变器技术虽然源自显示领域，但其核心设计理念与我们在功率电子领域面临的挑战具有重要的借鉴意义。 该技术最突出的价值在于通过三维垂直结构实现了电路面积的大幅压缩（从1581μm²降至775μm²），这与我们在光伏逆变器和储能变流器中追求的高功率密度目...
一种用于标准CMOS工艺下DC-DC变换器的高压兼容电流-数字传感器
A High-Voltage-Compliant Current-to-Digital Sensor for DC–DC Converters in Standard CMOS Technology
Edgar Marti-Arbona · Debashis Mandal · Bertan Bakkaloglu · Sayfe Kiaei · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年3月
高效的电流、电压和功率传感是电源管理、开关调节器、最大功率点跟踪（MPPT）及电机控制的关键。本文提出了一种基于标准CMOS工艺的低功耗电流-数字转换器（IDC），可直接感测高压节点的电流。该传感器利用CMOS开关电容电路实现对DC-DC变换器电流的精确检测。
解读: 该技术对于阳光电源的组串式光伏逆变器及户用储能系统中的DC-DC变换级具有重要意义。通过在标准CMOS工艺下实现高压兼容的电流传感，有助于进一步降低控制板卡的集成电路成本，并提升MPPT算法的采样精度与响应速度。建议研发团队关注该开关电容传感电路的抗干扰能力，评估其在复杂电磁环境下的稳定性，以优化i...
用于氮化镓晶体管闭环dv/dt控制的CMOS有源栅极驱动器
CMOS Active Gate Driver for Closed-Loop dv/dt Control of GaN Transistors
Plinio Bau · Marc Cousineau · Bernardo Cougo · Frédéric Richardeau 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年12月
本文介绍了一种全集成CMOS有源栅极驱动器（AGD），旨在控制48V和400V应用中GaN晶体管的高dv/dt。通过提出一种创新技术，该方案在降低高频频谱发射的同时，相比传统方案显著减少了开关损耗。
解读: 随着阳光电源在电动汽车充电桩及高功率密度光伏逆变器中对GaN器件的应用探索，该技术具有重要参考价值。GaN的高开关速度虽能提升效率，但带来的EMI和dv/dt应力是系统设计的难点。本文提出的闭环有源栅极驱动技术，能够平衡开关损耗与电磁兼容性，有助于优化公司下一代高频化充电桩及小型化组串式逆变器的功率...
用于5G NR移动终端射频功率放大器的CMOS包络跟踪电源转换器
A CMOS Envelope Tracking Supply Converter for RF Power Amplifiers of 5G NR Mobile Terminals
Yu-Chen Lin · Yi-Jan Emery Chen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年6月
本文提出了一种用于sub-6 GHz 5G NR移动设备射频功率放大器的包络跟踪电源转换器。该混合型转换器由线性调节器、快速开关调节器和慢速开关调节器并联组成。文中提出了一种双相滞回控制策略，用于快速开关调节器，以跟踪40-MHz 5G NR信号的快速变化包络。
解读: 该文章研究的是移动终端射频领域的微型化、高频化电源转换技术，与阳光电源的核心业务（光伏逆变器、储能系统、风电变流器）在功率等级和应用场景上存在较大差异。尽管该技术涉及的高频开关控制和混合拓扑设计在电力电子领域具有通用参考价值，但由于其主要针对消费电子的CMOS集成电路，对阳光电源现有的电力电子产品线...
一种基于65nm CMOS工艺的34dB动态范围0.7mW紧凑型开关电容功率检测器
A 34-dB Dynamic Range 0.7-mW Compact Switched-Capacitor Power Detector in 65-nm CMOS
Chenyang Li · Xiang Yi · Chirn Chye Boon · Kaituo Yang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年10月
本文介绍了一种采用65nm CMOS工艺设计的宽动态范围、低功耗、紧凑型功率检测器。针对传统功率检测器受MOSFET非线性限制的问题，本文利用PN结二极管作为开关，有效提升了输入输出的线性度。
解读: 该研究聚焦于集成电路层面的功率检测技术，主要应用于射频或微小信号处理领域。对于阳光电源而言，该技术与目前主流的光伏逆变器、储能变流器（PCS）及充电桩的大功率电力电子变换电路关联度较低。但在iSolarCloud智能运维平台涉及的传感器信号采集前端，或未来针对高精度功率监测的微型化芯片设计中，该低功...
一种采用IPD技术集成GaN和CMOS的300-MHz微型谐振DC-DC变换器
A Miniature 300-MHz Resonant DC–DC Converter With GaN and CMOS Integrated in IPD Technology
Ming-Jei Liu · Shawn S. H. Hsu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年11月
本文提出了一种采用谐振门极驱动技术的300-MHz E类DC-DC变换器。该驱动器利用谐波整形网络和RC反馈增强输出电压摆幅，E类功率变换器通过最小化电压电流重叠来提升效率。研究采用0.25-μm GaN HEMT与0.18-μm CMOS工艺进行功率器件与控制电路集成。
解读: 该研究展示了高频化与集成化（IPD技术）在功率变换中的潜力。对于阳光电源而言，虽然300MHz超高频目前主要应用于消费电子或小型化模块，但其核心技术——GaN器件的驱动优化与高频谐振拓扑，对公司未来研发更高功率密度、更小体积的户用逆变器及微型逆变器具有前瞻性参考价值。建议关注该技术在降低功率模块寄生...
面向高温应用的一款SiC CMOS线性稳压器
A SiC CMOS Linear Voltage Regulator for High-Temperature Applications
Robert C. Murphree · Sajib Roy · Shamim Ahmed · Matthew Barlow 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年1月
本文研制了首款集成碳化硅（SiC）CMOS线性稳压器。该设计在20至30V输入电压下可提供15V输出，持续负载电流超过100mA。稳压器反馈环路基于两级SiC运算放大器构建，并结合了内部与外部无源元件进行频率补偿。
解读: 该研究展示了SiC CMOS工艺在高温集成电路领域的突破，对阳光电源的核心业务具有重要参考价值。随着光伏逆变器和储能PCS功率密度的不断提升，内部控制电路面临严苛的热环境挑战。SiC集成电路技术可显著提升驱动电路和辅助电源在高温下的可靠性，减少对外部散热设计的依赖。建议研发团队关注SiC CMOS在...
适用于负混合电压接口的3xVDD耐压电源轨ESD钳位电路
3xVDD-tolerant power-rail ESD clamp circuit for negative mixed-voltage interfaces
Hao-En Cheng · Ching-Lin Wua · Chun-Yu Linb · Solid-State Electronics · 2025年11月 · Vol.229
本文提出并基于0.18 μm、1.8 V CMOS工艺实现了一种用于负电压电源引脚的新型电源轨静电放电（ESD）钳位电路。该电路仅采用1.8 V nMOS和pMOS器件，实现了高达3倍电源电压（3×VDD，即5.4 V）的电压耐受能力，优于大多数现有设计所达到的2×VDD耐压水平。此外，该电路表现出超过8 kV的人体模型（HBM）抗静电能力，并在室温下展现出极低的漏电流，约为0.7 nA，因此非常适用于生物医学电路、混合电压应用以及电源管理系统中的负电压环境。
解读: 该3xVDD容差ESD保护电路技术对阳光电源储能系统(ST系列PCS、PowerTitan)及充电桩产品具有重要应用价值。其负电压接口保护能力可优化混合电压拓扑设计,8kV HBM防护等级满足工业级可靠性要求,0.7nA超低漏电流特性有助于降低储能系统待机损耗。该技术可应用于三电平拓扑的功率器件保护...
ALD法制备的高-k ZrAlOx介质用于提升CNTs/ZTO CMOS反相器性能
ALD-derived high-k ZrAlOx dielectrics for boosted performance of CNTs/ZTO CMOS inverter
Jun Yang · Chuanxin Huang · Zhaorui Tong · Hongyu Fan 等6人 · Applied Physics Letters · 2025年8月 · Vol.127
本研究采用原子层沉积（ALD）技术制备了高介电常数（high-k）ZrAlOx介质，并应用于碳纳米管/氧化锌锡（CNTs/ZTO）互补金属氧化物半导体（CMOS）反相器中。通过优化ZrAlOx介电层的组分与工艺，有效提升了器件的栅控能力与界面特性，显著改善了CMOS反相器的电压增益、噪声容限及开关性能。实验结果表明，该高-k介质可有效抑制栅极泄漏电流并增强跨导，从而实现更优异的整体电学性能。此方法为高性能柔性及低温集成电子器件的发展提供了可行的技术路径。
解读: 该高-k介质CMOS技术对阳光电源功率电子控制系统具有重要参考价值。ALD制备的ZrAlOx介质展现的低泄漏、高跨导特性，可启发ST储能变流器和SG光伏逆变器中栅极驱动电路的优化设计，特别是SiC/GaN功率器件的栅极介质改进，有助于降低开关损耗、提升驱动响应速度。该技术的低温工艺特性适用于iSol...
垂直电压域堆叠微处理器核的高效电压调节
Efficient Voltage Regulation for Microprocessor Cores Stacked in Vertical Voltage Domains
Christopher Schaef · Jason T. Stauth · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年2月
随着CMOS技术遵循摩尔定律持续微缩，传统电压调节器（VR）拓扑已难以满足高性能计算系统的供电需求。为在保持功率密度的同时提升吞吐量，微处理器架构趋向于高并行化。本文探讨了在垂直电压域堆叠架构下，如何通过新型电压调节技术实现高效供电，以应对日益严峻的功率密度与能效挑战。
解读: 本文研究的垂直电压域堆叠供电技术主要针对高性能计算芯片（如CPU/GPU），属于微电子电源管理范畴，与阳光电源现有的光伏逆变器、储能PCS及充电桩等电力电子产品线在应用场景上有较大差异。然而，该研究中涉及的高功率密度变换技术及先进封装理念，对于阳光电源未来探索高功率密度功率模块（Power Modu...
背照式CMOS光伏器件中近红外光反射与屏蔽结构的研究
Investigation of NIR Light Reflecting and Shielding Structures in Backside-Illuminated CMOS Photovoltaics for Dense Integration of Energy Source and Circuits
Minsung Kim · Sangmin Song · Hyunsoo Song · Younghoon Park 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月
本文研究了可在标准CMOS工艺中制备的背照式光伏（PV）单元，旨在提升能量转换效率并实现光伏单元与片上电源电路的高密度集成。通过利用多晶硅和金属层作为近红外（NIR）反射器与屏蔽层，延长NIR在PV中的光程，并支持在其上方垂直集成MIM电容。基于180 nm 1P6M CMOS工艺，实现了带有P-Si及金属光栅结构的硅p-n结PV单元，以及开关电容型DC-DC升压变换器、模拟基准和压控振荡器等电路。实验结果表明，带P-Si光栅与金属屏蔽层的PV单元在980 nm处的光电流密度提升了67%，且集成...
解读: 该背照式CMOS光伏集成技术对阳光电源智能功率模块设计具有重要启发价值。研究中的NIR光栅反射结构与垂直集成MIM电容方案，可应用于SG系列光伏逆变器和ST储能变流器的辅助供电模块，实现功率器件与控制电路的高密度集成。其DC-DC升压变换器与片上光伏单元的单芯片集成思路，可优化阳光电源SiC功率模块...
能量收集压电驱动CMOS串联开关电感桥
Energy-Harvesting Piezoelectric-Powered CMOS Series Switched-Inductor Bridge
Siyu Yang · Gabriel A. Rincon-Mora · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年7月
微型压电换能器可将少量环境能量转化为电能，但功率损耗和击穿电压限制了其应用。本文提出了一种压电能量收集器，无需额外的最大功率点跟踪（MPPT）级即可在最大功率点运行，从而降低了系统损耗并提升了微系统的能量利用效率。
解读: 该研究聚焦于微功率能量收集与无额外MPPT级的电路拓扑优化，主要应用于微型传感器或低功耗物联网设备。对于阳光电源而言，该技术与当前大功率光伏逆变器及储能系统（如PowerTitan、PowerStack）的功率等级差距较大。但在iSolarCloud智能运维平台的传感器节点供电、以及未来分布式能源微...
0.6-μm CMOS开关电感双电源迟滞电流模式Buck变换器
0.6-μm CMOS-Switched-Inductor Dual-Supply Hysteretic Current-Mode Buck Converter
Carlos J. Solis · Gabriel A. Rincon-Mora · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年3月
本文提出了一种基于0.6-μm CMOS工艺的开关电感双电源迟滞电流模式Buck变换器。针对微系统多功能集成带来的复杂供电需求，该设计通过单级电路实现多路独立输出，有效解决了高噪声与敏感电路共存的供电挑战，提升了微型化电源系统的集成度与效率。
解读: 该技术属于芯片级电源管理（PMIC）范畴，主要应用于微电子系统供电。对于阳光电源而言，该技术与目前主营的光伏逆变器及大型储能系统（如PowerTitan）的功率级电路存在较大差异。但在iSolarCloud智能运维平台的传感器节点、户用储能系统的BMS控制板或小型化通信模块中，高集成度、低功耗的电源...
基于氟等离子体处理双极型SnO薄膜晶体管的高增益CMOS样反相器
High-Gain CMOS-Like Inverters Based on F-Plasma-Treated Ambipolar SnO Thin-Film Transistors
Zening Gao · Peng Dai · Ning Wang · Yiwen Yao 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月
尽管基于双极型薄膜晶体管（TFT）的类互补金属氧化物半导体（CMOS）反相器因其简化的制造工艺和高集成密度而备受关注，但实现高性能双极型TFT仍具有挑战性。在这项工作中，我们系统地研究了不同退火和钝化方案（包括无钝化退火（AWP）、钝化前退火（ABP）和钝化后退火（AAP）），以及使用二氧化硅（SiO₂）、氧化铝（Al₂O₃）和氧化铪（HfO₂）钝化层（PVL）对氧化锡（SnO）TFT性能的影响。其中，采用AAP - Al₂O₃工艺的器件表现出最平衡的p型和n型导电性能以及优异的负偏压应力（NB...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于氟等离子体处理的双极性SnO薄膜晶体管（TFT）技术呈现出显著的应用潜力，特别是在光伏逆变器和储能系统的控制电路优化方面。 该技术的核心价值在于通过简化的CMOS类逆变器架构实现了289倍的高电压增益，这对我们的产品线具有重要意义。在光伏逆变器的栅极驱动电路和信号...
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