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无线传感网络技术自从新世纪以来,从理论已经走入生活,对于无线传感网络中的微小节点,用户希望的是让它们持续的、稳定地工作,但是现实因素是许多无线传感网络节点(Wireless Sensor Network nodes,WSNs)的工作环境十分恶劣,并且节点数目巨大,遍布范围甚广,在电源方面,使用普通的电池根本无法满足要求,因此,当前的研究方向是收集利用环境中能量,实现电源的自供足,而最常见的自然能源就是光能,光能收集元件就是光伏电池。本文首先调研了国内外各类与光伏电池相关的、带有最大功率追踪技术(Maximum Power Point Tracking,MPPT)功能的电压转换器芯片的研究成果,对已有的升压转换电路结构进行对比和总结。本文根据实际应用场景,建立了光伏电池的系统级数学模型,对系统级结构进行仿真,得到光伏电池的输出特性曲线,以系统级仿真结果为基础,建立了光伏电池的电路模型,为后续的升压转换电路设计提供仿真源;分析了各类MPPT算法,最后选择适合硬件实现精度较高的扰动观察法,并且建立了扰动观察法的系统级模型,仿真得到MPPT算法的运算结果,验证了MPPT算法与光伏电池输出特性的适配,并以此为理论基础进行了在系统中的算法修正。本文提出并设计了一款针对光伏电池的升压转换芯片,整个系统包括新型四相位高效率电荷泵模块、MPPT控制电路模块、反馈控制模块、纳安级电流基准等,对各个模块进行设计和仿真,以较高的功率转换效率和较大的输出电压作为追求目标,结合仿真结果进行优化。采用中芯国际SMIC0.18μm的深N阱工艺对带有MPPT的boost电压转换器芯片进行电路设计,最终电路仿真结果显示,光照强度为400W/m~2时,光伏电池的输入电压为0.618V,此时,若升压转换芯片后无阻性负载,输出电压为1.84V,电压转换效率为98.7%;若输出端级联电阻,输出功率最大为358.4μW时,功率转换效率最大可以达到71.3%。最终进行版图的绘制,整体版图的面积为1.45mm×0.98mm。版图通过验证后,进行后仿,光照强度400W/m~2且无负载时,得到最大电压输出电压为1.80V,输出纹波小于15m V,芯片满足设计功能要求。