物联网智能节点芯片一般在休眠状态下具有较低的功耗,可使用能量采集电路将外界能量转化后为芯片供电,减少电池的能量消耗。相比于其它能量源,太阳能的功率密度较高,是理想的能量采集源。为了满足智能节点全天候、全方位的能量供应,需要实现低照度（～300lux）环境下的光能采集。本文设计的低照度光能采集电路主要从低电压自启动、开关电容拓扑、输入电压检测、工作频率调节以及双电压自供电五个电路模块来实现。针对低光照度下光伏电池输出电压低、功率低的特性,设计了基于动态电荷传输开关型电荷泵的冷启动电路,可在最低200m V输入电压下启动。为了适应外部能量源的低功率输入,采用了开关电容结构的升压电路方案,使用可配置转换比的串-并联拓扑对输入电压进行抬升。通过对光伏电池输出电压范围（0.2V～0.7V）进行分级,在不同电压下调节时钟电路和开关电容拓扑升压转换比,提高能量采集电路的转换效率。最后通过对冷启动和开关电容升压拓扑输出电压的迟滞调节,实现采集电路的双电压自供电,改善电路的供电稳定性。本文基于TSMC 40nm工艺完成了低照度光能采集电路的设计,版图面积0.22mm2。后仿真结果表明:在全工艺角下,-20℃～80℃温度范围内,模拟单片光伏电池300lux照度下的输出功率,冷启动电路可在最低200m V输入电压、40μA输入电流下启动;冷启动完成后,升压电路先输出850m V,再通过线性稳压器稳定输出0.8V电压,可为节点芯片常开区电路提供最低1μA的负载电流。在TT工艺角,27℃条件下,采集电路进行持续的光能采集时,输入电压为200m V和400m V的能量转换效率分别为32%和46%。