物联网智能节点一般采用电池供电。对于长时间工作需求的应用,需要大容量电池才能保证其长期稳定工作,显然提高了节点的应用成本。延长智能节点的使用寿命可以通过降低电路节点功耗和补充能量两方面着手。通过能量采集电路可以在智能节点整个工作生命周期内都为其补充能量。相比于其他能量源,太阳能在功率密度和能量转换效率等方面都具有一定优势。为了让智能节点能够在弱光条件下(通常指光照强度小于200lux的情况)都能从外界采集能量,本文设计了一种弱光环境太阳能采集电路。本文主要从太阳能电池最大输出功率点追踪、低电压电路自启动、功率管开关尺寸调节以及双电压供电四方面来实现弱光环境能量采集电路的设计。针对太阳能电池输出特性,本文通过双比较器控制的方式,让能量采集电路的输入电压稳定在太阳能电池输出最大功率点附近,并且通过采样时钟电路和输入电压探测模块,可以周期性地采样外界太阳能电池输出电压值,从而实现太阳能电池最大输出功率点追踪;为了实现能量采集电路的自启动功能,本文基于倍增型电荷泵设计了冷启动电路;此外本文通过输入探测模块的输出信号选择导通不同数量的功率管,实现了在不同输入条件下功率管开关损耗和导通损耗之和最小,提高了电路的能量转换效率;最后通过迟滞电压调节的方式,控制输出电压跟次级电压的稳定,实现了电路的双电压供电,降低了整体电路的功耗。本设计基于GF130nm工艺设计了弱光环境能量采集电路,版图面积为0.25mm~2。后仿真结果表明:在TT工艺角,环境温度27℃的条件下,电路可以在200mV的输入条件下实现电路的自启动功能;电路启动后,最低可以在100mV的输入条件下持续进行能量采集将输出电压抬升到3V,并且可以达到49%的能量转换效率;当输入电压为300mV时,能量转换效率可以上升到83%。