随着物联网技术的高速发展,一些发展物联网所必需的技术已逐步被掌握。但在物联网的应用中,限制传感器性能和生命周期的关键因素是能量供应与电池寿命问题。由于太阳能具有资源广泛、获取容易等优点,利用太阳能光伏电池实现传感器节点能量的自供给,以有效延长传感器节点的生命周期是当前物联网方向研究的重点。其中,对基于光伏电池进行光电能量采集的电源管理芯片进行设计与研究具有十分重要的研究及应用价值。基于可重构光伏电池网络的光电能量采集芯片,采用新颖的最大功率点追踪(MPPT)方法进行设计,该方法根据光伏电池的电流-电压和功率-电压特性,将分立的光伏电池进行串联或并联的方式连接,形成不同的网络连接模式。从而达到调整每个分立光伏电池的工作电压的作用,使其工作在最大功率点所对应的电压下,动态地优化充电过程中的效率。而后光伏电池的正端直接与超级电容相连进行充电。此芯片省去开关电容DC-DC变换器所需的电容或开关电感电路中占用较大面积的电感,以达到光伏电池保持最大输出功率对超级电容充电的目标。在同等功率(1mW)条件下,芯片功率损耗与芯片面积特性均更优。基于可重构光伏电池网络的光电能量采集芯片主要通过模拟电路进行设计,在Silterra 0.18μm CMOS工艺下,基于Cadence软件平台完成电路设计、电路仿真、版图设计、后仿验证并投入流片。主要研究内容包括在Cadence软件下建立光伏电池模型并进行仿真,绘制其I-V曲线和P-V曲线,探究最大输出功率与光照强度和负载大小的关系。利用传输门连接分立的3×5、1×5、1×4、3×1、2×1五种单元及7个单位光伏电池,通过串/并联组合成3×12、4×9、5×7、6×6、7×5五种网络模式,并探究每种组合网络的最大输出功率点。通过仿真数据得到不同组合网络的最大功率点范围,确定模式转换临界值,设计控制传输门导通与截止的逻辑电路,以实现不同组合网络之间的转换。电路主要包括滞回比较器模块、逻辑判断模块、光伏电池连接模块、电流偏置模块、带隙基准模块、运算放大器模块和启动电路及超级电容防过充模块。光伏电池单元工作在50μA-100μA电流下,由MPPT控制连接网络模式转换,对1F-5V超级电容充电,效率最高可达94%,最低为80%。