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随着物联网的飞速发展,作为传统电池替代品的微能量收集技术逐渐成为国内外研究的热点。本文基于SMIC 0.18μm CMOS工艺,分别设计了采集振动能和多种输入能源的能量收集电路。两款电路均采用纳瓦功耗设计技术,并对传统电路进行性能优化与结构创新,使整体电路表现出更好的性能,从而使其更适用于环境微能量的采集与电能管理。文中提出的压电式振动能收集电路主要包括整流电路、峰值检测电路、零电压检测电路、零电流检测电路、基准电流源、LDO电路、异步逻辑控制电路和后备转换器。其中,低功耗基准电流源为系统提供较高精度的参考电流和电压,高稳定性LDO电路为外部传感器节点提供稳定的电源电压,异步逻辑控制电路能合理控制系统的每一次能量提取过程,后备转换器能提高能量收集电路的环境适应能力和对振动能的利用率。仿真结果表明:整体电路的静态电流可低至111nA,能量转换效率可高至89.4%。此外,该电路还具有面积小、集成度高、环境适应能力强以及全自主运行的特点。基于上述电路的研究成果,同时设计了一款采集环境振动能、微光能和热能的纳瓦功耗自供电多输入源能量收集电路。该电路主要包括压电式振动能接口电路,微光能接口电路,热能接口电路,Buck-Boost变换器,零电流检测电路,优先级控制电路以及振荡消除电路。其中,压电式振动能接口电路中的低功耗有源整流器能提高振动能的转换效率,无源自启动电路则使系统在无电池供电的情况下完成自启动过程;微光能或热能接口电路中的FOCV MPPT电路能较准确地跟踪到光电或热电转换器的最大输出功率点;优先级控制电路能合理安排能量提取的顺序以使系统能有序高效地提取到各个输入源中的能量。仿真结果表明:电路的静态电流能低至100nA,在单个输入能源提取时电路的最大转换效率可达83.6%,而在多种输入能源同时提取时则为71.5%;经测试,多输入源能量收集芯片能使系统自启动,并在控制电路的作用下,将输入能量存储到输出电容CDD中,以实现芯片的自供电。