微电子技术发展速度可谓日新月异,高数据传输率、低延时、低功耗的移动通信技术不断兴起。同时,低功耗、多功能的芯片设计成为研究的热点,得益于这两方面的因素,物联网(Io T)技术引起人们的关注。汽车行业、智能家居、医疗电子等领域都出现了物联网技术的身影。覆盖范围更宽的网络和大量的物联网设备使得传统电池供电模式变得繁琐。因此,为了解决频繁更换电池带来的繁琐性,低功耗、高效率的环境能量收集技术被提出。在环境能量收集中,如室内光能、射频能量和人体温差等能量值较低,可视为微弱环境能量。本文设计了低功耗、高效率、适用于微弱环境能量收集具有最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,简称MPPT)的DC-DC升压转换器。MPPT电路可以跟踪到能量源输出的最大功率点,使能量收集电路更能适应复杂环境下的能量收集,提升收集效率。高效率的DC-DC升压转换器能够将收集到的低电压环境能量进行升压转换,供给自身电路运行和负载消耗。另外一方面,通过分析导通损耗、开关损耗和自身电路的耗能,计算出最优控制频率,实现微弱能量收集的高效率收集。主要工作内容包括:(1)设计低功耗的MPPT电路。区别于大功率的MPPT电路,本文设计的MPPT电路采用开路电压法,适用于微瓦级的能量收集,具有低功耗、高效率的特点。通过分析泄漏电流对采样电压的影响和阻抗匹配对最大功率传输的影响。实现能量源输出功率-7d Bm～-30d Bm,最低输入电压35m V,内阻范围50Ω～10kΩ的最大功率跟踪。(2)研究高效率的升压转换器。DC-DC升压转换器采用零电流开关(Zero-Current Switching,简称ZCS)提升转换效率,ZCS采用高性能比较器和时序控制电路相结合,因此实现转换器的低功耗和高效率。另一方面采用特殊供电的驱动电路既提升了ZCS的速度又减小亚阈值泄漏电流带来的能量损失。本文设计的微弱能量最大功率跟踪DC-DC升压转换器基于65nm CMOS工艺设计,采用Cadence仿真结果表明,电路实现能量源输出功率范围-7d Bm～-30d Bm的功率跟踪和升压转换器。DC-DC转换器输出1000m V时,峰值转换效率90.4%,峰值跟踪效率99.8%。同时电路整体功耗低于1.2μW。