随着5G(5th Generation Mobile Networks)技术和物联网(Io T)技术的发展,物与物、物与人之间的联系越来越紧密,这就需要大量的传感器来获取物体之间信息并形成无线传感器网络(WSN)。传感器通常采用电池供电,但电池存在续航较短且需要定期更换等缺陷,严重制约了无线传感器网络的大量应用。环境能量获取技术可以取代传统电池供电,为无线传感器的应用提供有效的解决途径。单一能量源获取系统容易受到环境条件的限制,并且单能量源的输出功率有限,多能量获取技术受到了研究者们的广泛关注。现有的多能量获取技术难以实现多种能量源在最大功率点(MPP)处协同获取且各能量源的获取互不干扰。本文研究了一种光能热能协同获取的集成系统,旨在探究一种高效的环境能量获取系统,实现无线传感器网络的自供电。本文对光能热能协同获取技术进行了研究,分析了光电转换装置和热电转换装置的原理及电学特性;根据能量源输出功率特性曲线,研究了最大功率点跟踪理论;为了实现光能热能协同获取,提出了一种单电感、双输入、具有最大功率点跟踪功能的能量获取接口电路;为了改善比较器失调和延时对有源二极管的影响,提出了一种改进的失调校准比较器;为了实现系统的冷启动和自供电功能,提出了一种三阶段冷启动电路。本文设计了一款应用于无线传感器节点的光能热能协同获取的集成系统,并对该设计进行了仿真验证及版图实现。所提出的光能热能协同获取系统包括BOOST功率级,最大功率点跟踪(MPPT)电路和冷启动电路。BOOST功率级利用DCM模式的空闲时间,将两个输入能量源的工作周期结合起来,仅需一个电感实现两种输入源在一个周期内同时获取;MPPT电路基于开路电压算法,设计具有不同分压比的采样电路,实现两种能量源的最大功率点跟踪;低压启动电路保证系统实现冷启动和自供电功能。本文采用SMIC 0.18μm标准CMOS工艺,基于Cadence平台对所提出的光能热能协同获取的集成系统进行电路设计和仿真验证。仿真结果表明,本设计可以实现光能源和热能源在一个周期内同时以最大功率点获取,其中光能源的输出开路电压范围是0.2V-1V,热能源的输出开路电压范围是0.1V-0.4V,热能源通路占用约50%的周期,光能源通路占用约5%的周期。光能源的峰值跟踪效率为98.9%,热能源的峰值跟踪效率为99%,整体电路的峰值功率转换效率为89%。电路设计中采用了低功耗设计,控制电路的功耗为1.8μW。同时,所提出的电路实现了冷启动和自供电功能。