在物联网应用和便携式设备中,能量收集系统作为提高续航的关键,是不可或缺的一部分,而太阳能收集系统因为能量源的普适性更是被广泛应用。为了保证太阳能收集系统的工作效率,需要一个能够自动调节太阳能收集电路输入阻抗,使之与能量源内阻匹配的额外系统,即最大功率点追踪系统(MPPT系统)。较常见的方法是使用单片机和片上电流采样电路实现这个功能,但是这个方法并不适用于微功耗的物联网应用和便携式设备中,如野外探测器、白蚁检测点和太阳能手表等。全集成MPPT系统凭借着微瓦级的功耗,更加适合现代电子系统的需求。全集成MPPT系统一般分为BOOST系统和电荷泵系统,但BOOST系统由于需要片外电感,往往不能在小空间内实现。而全集成电荷泵MPPT系统的可调整参数范围通常较小,面临着追踪范围不够的问题。为了解决这个问题,本文提出了一种基于爬山算法,同时调节电荷泵增益、级间电容、工作频率三种参数的MPPT方法,以此扩大了最大功率点的追踪范围,使得系统可以在微光照至普通光照的范围内进行追踪。为了保证负载电路的正常工作,本文设计的系统具有两个控制环路,分别用于MPPT系统和输出电压稳压。在太阳能收集系统实现MPPT功能的同时,保证了输出电压稳定在3.3V附近,以直接供给负载电路使用。由于物联网应用的微功耗系统往往有着瞬间功耗大,平均功耗小的特点,本文在系统设计中加入储能电容设计,保证瞬间大负载情况下输出电压的稳定性。与此同时,为了减小太阳能收集系统自身功耗,提高整体能量收集效率,本文整体系统中避免使用大功耗的运算放大器,同时单独设计了亚阈值基准、可调频振荡器、钟控比较器等关键低功耗模块。本文利用Spectre仿真软件并基于0.18μm BCD工艺完成系统整体与关键子模块的设计,并对系统的冷启动上电、MPPT追踪、负载跳变等方面进行了仿真验证。仿真结果表明,本文提出的具有MPPT功能的太阳能收集系统在宽光照范围下实现最大功率点追踪,并输出较稳定的CMOS 3.3V工作电压。