随着技术的进步,无线传感网络正朝着小体积、低功耗、阵列化的方向发展。作为无线传感网络基本组成部分的无线传感节点,其供电问题得到了越来越多的关注。传统的供电方式采用电池供电,但由于体积限制,电池所携带电量有限,无法满足长期供电的需求。无线传感节点众多的数量对于电池的更换工作带来巨大的挑战,更别说,更换环境是高温、高压等极端环境。随着无线传感节点的功耗越来越低,采集环境能量为无线传感节点供电的自供电技术解决了上述问题。目前,采集的主要环境能量为太阳能、振动能、电磁能等。使用换能器采集到的环境能量无法直接为无线传感节点供能,需要设计电源管理电路为其提供满足功耗和电压要求的直流供给电能。然而,对于输出功率较低的低能量密度换能器而言,传统电源管理电路只能低功率地能量传输。这将导致传输损耗的能量占总传输能量的比例较高,电路的能量传输效率低下,大量采集能量被浪费。因此,需要为低能量密度换能器设计一种新型的电源管理电路。本文在课题组李平教授的指导下,针对低能量密度换能器设计了石英谐振电源管理电路。论文分析了低能量密度压电换能器的输出特性,并建立了低能量密度时电源管理电路的整流模型,理论解释了为何低功率能量传输存在功率耗散大的问题。同时,在课题组师兄师姐设计的变频匹配电路与石英谐振储能电路的基础上,设计了石英谐振电源管理电路。电路使用变频匹配电路将低频的换能器能量高效地提取出来,并将其频率搬移至石英谐振器谐振频率;高品质因数的石英谐振器将能量低损耗地谐振存储起来;当谐振能量积累到较高水平时,快速地释放能量,形成较高功率地能量传输。电源管理电路间歇式的高功率能量传输降低了电路中能量耗散占总传输能量的比重。使用1m F超级电容作为储能元件,对石英谐振电源管理电路的充电特性进行测试。对于频率为50Hz、输出电压有效值8V的低能量密度压电换能器,石英谐振电源管理电路的最大充电功率为5.03μW;较传统的变频匹配电源管理电路,充电电压提高163%,而充电功率提高110%。