随着植入式医疗技术的飞速发展,将植入式刺激器应用于治疗人类疾病的方法已经越来越普遍。相比于传统的药物治疗,植入式神经刺激是在人体内植入电路,使用电流刺激的形式进行疾病治疗,具有针对性强的优点。为了延长植入式电路的使用寿命,降低工作时的温升,对电路的功耗和效率有严格的要求。作为植入式器件中功耗占比最高的电路,刺激输出级的功耗和效率优化就显得非常重要。此外,无线能量传输作为植入式电路的供电方式之一,在植入式器件中的应用普遍。无线供电的效率大小直接影响到无线供电时的损耗及温升,因此对无线能量传输的效率优化也是非常必要的。针对植入式刺激器输出级的效率优化,本文在输出级中引入SEPIC变换器,用于动态调节刺激电压,降低电流源损耗。此外,针对SEPIC变换器自身的效率优化,采用动态栅宽控制技术来提高变换器在宽负载范围内的效率。为了进一步提高输出级能量效率,本文研究了一种新型的刺激方式:高频刺激。高频刺激能够消除输出级的电流源损耗,以及多通道输出额外损耗,大大提升效率。针对传统高频刺激中的动态范围有限问题,本文提出使用双源非交叠高频刺激来拓展输出电流范围。在无线能量传输中,能量传输效率与负载阻抗有关,存在一个最优负载阻抗使得效率最高。本文通过整流桥进行阻抗变换,使得系统在较宽负载范围内都能取得较高的效率。本论文完成了植入式神经刺激器的能量效率优化,主要包括刺激输出级和无线能量传输的效率优化。在刺激输出级的效率优化中,首先针对SEPIC变换器进行优化并流片,采用CSMC 0.8μm BCD工艺。测试结果显示,在电源电压为3.7V,负载电阻为500Ω时,SEPIC输出电压为0.3V~12V,相应的电流大小为0.6~24mA。当电流大于6mA时,效率大于70%,最高效率为78%。对于高频刺激,采用PCB原型电路进行双源非交叠高频刺激电路的设计;测试结果显示,双源非交叠高频刺激能够将输出电流拓展一倍,效率提升达40%。对于无线能量传输的优化,则是采用电路仿真进行验证。仿真结果表明,当负载电阻为100Ω~1500Ω,耦合系数为0.05~0.25时,采用阻抗变换方式能有效提升无线能量传输效率。