近年来,随着物联网技术的发展,越来越多的研究者开始关注能量收集技术,以解决无线传感器网络节点的自供电问题,其中振动能由于其广泛存在性、高能量密度和高能量转换效率等优点受到极大关注。为了充分利用收集到的能量,需要通过接口电路对能量进行校正和管理。在振动能收集的接口电路类型中,并联同步开关电感技术(Parallel synchronized switch harvesting on inductor,P-SSHI)由于收集效率高得到广泛应用,同时该电路还具备电路复杂度低、功耗低、体积小、寿命长、易于集成等特点。然而,冷启动问题在P-SSHI接口电路中依然存在,即当整个系统电路工作在环境振动激励低的情况下,收集到的能量无法对接口电路正常供电。基于目前振动能收集领域的不足,本文提出一种具有冷启动功能的基于P-SSHI的高效压电能量收集系统:设计一种新型P-SSHI接口电路,显著提升压电能量收集功率,并采用有源二极管代替传统的二极管来减小导通压降和整流损耗,极大提升了整流效率;考虑到系统在冷态下收集电压有限,部分电路无法正常运行,采用电荷泵结构,为系统充分启动提供高电平驱动;同时基于压电材料分离电极理论,设计冷启动电路,使系统能够在低激励情况下进行冷启动,并采用双负载电容结构实现系统的自供电;通过在动态范围内调节输出电压,实现给不同负载供电的功能。本系统采用TSMC 0.18μm CMOS工艺,使用Cadence Spectre仿真平台进行设计和仿真。仿真结果表明,本系统采用的P-SSHI整流结构的电压翻转效率达到85%,在同等激励条件下,输出功率得到显著提高,是传统全桥整流电路输出功率的5.8倍,此外,系统可以同时输出1.2V和1.8V两种稳定电压,为不同的负载供电。