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随着微电子技术的发展,一些电子系统的功耗降低至微瓦级别,收集环境中广泛存在的微能量,为低功耗电子系统供电成为可能,并且已经开始运用于汽车行业、智能建筑、物联网应用、医疗和动物追踪保护等领域。在一些不适合使用传统电池的场合,对于能量收集系统需求迫切,而如何实现能量收集、整流升压、并为电子系统供能成为研究热点。本文设计了多能量融合低压自启动电路;融合两种能量实现自启动功能,改善了传统自启动电路对单一能量的要求严苛问题,在单一能量较低时仍然可以启动。仿真结果表明:在VDC=200mV时,RF=-15dBm,输出电压1.5V,对RF信号电压峰值降低至225mV;在VDC=0时,该电路即射频自启动电路,RF=-14dBm时,输出电压1.4V,此时对RF信号电压峰值要求250mV;射频输入峰值电压同比降低约70%。设计了直流低压自启动电路;改善了传统自启动结构在时钟信号较低时难以工作问题,通过工作在亚阈值区的两级倍压电路,最低可以在Vin=80mV时,将电压提升至1V以上,Vin=100mV时,达到1.8V输出;并配合环形振荡器和电荷泵电路实现自启动功能。提出一种适用于能量收集系统的实用控制方案:电感升压保持在最大功率,提供负载需求的同时,将多余能量存储在片外存储电容中,在能量不足时,片外电容为系统提供能量需求。此种控制方案,避免了传统控制方案稳压输出时降低能量收集效率的问题,采用过压导通电路和低功耗稳压电路保证系统稳定性和稳压输出。仿真结果表明,在输入电压100mV、负载电阻2MΩ时,该方案可以在输入电压为零时维持输出电压在1.8V约20ms,极大的提高了能量收集系统的实用性。本文采用TSMC 0.18μm工艺,重点研究了应用于能量收集系统的低压启动及DC-DC变换技术。介绍了能量收集系统的常用结构,并采用电感式系统结构;介绍了自启动电路的常用结构,设计了可以实现两种能量融合的自启动电路,并采用阈值电压降低技术改善性能;设计了低压直流自启动电路,保障系统启动的稳定性;介绍了系统最大功率控制方法,针对传统稳压策略造成的效率降低问题,提出并完成系统的整体控制策略,实用性更高。