伴随着电子信息产业的日益发展，便携式医疗设备也成为重要发展方向，而电源作为便捷式医疗电子产品重要部件被视为电子设备的心脏，电源是提供持续、稳定能量给便捷式医疗电子设备的重要部分，为适应用于微能量收集技术的便携式医疗电子设备系统中的电源模块，工作在超低输入电压下的升压DC-DC变换器的研究成为一个热门的课题。对于低功耗微能量收集系统来说，其输入电压常常低至 100mV，而系统工作电压通常需要大于 1.5V，因此，需要利用升压技术将低输入电压升至工作电压并持续向负载电路提供电流。但传统的电源升压技术最低输入电压都必须大于300mV，不能满足微弱能量收集的需求。因此，本文采用基于电感式升压型开关电源结构，不断优化，设计了一种能够在超低电压下自启动并升压的DC-DC电源系统。
　　本论文分为三大模块进行设计及创新，首先低压自启动电路是基于65nm工艺下采用低阈值 MOS 管进行设计，能够在 100mV 输入电压下，通过逻辑电路成功的控制低压启动电路升压到 700mV，并可以对负载正常充放电，并有足够的负载能力带起主升压模块。其次超低电压DC-DC升压转换电路的主升压电路是基于180nm工艺下设计的，采用最大功率跟踪方式实现高转换效率的超低电压升压，超低电压DC-DC升压转换电路主升压电路有足够的负载能力，在最低30mV可以升压到1.6~1.7V左右，当输入电压达到100mV以上输出电压即使在不同工艺角也是趋于平稳，最大功率跟踪技术比较成熟，通过对输入能量源的最大功率点电压进行追踪，减小了控制电路的功耗，并提高了追踪效率，追踪效率最大可以达到 99.99%，提高了能量的利用率，电路的实际转换效率趋于 78%~94%之间，具有较好的转换效率，电路自身的功耗趋于1.5μW~3.5μW，比较平稳并且耗能较少。最后，在设计超低电压DC-DC升压转换电路具体内部模块电路时，本论文对带隙基准电压源自主设计并研发具有创新性的两款基准电压源，其中一个，仿真结果表明，在-40 至 150℃的温度范围，输出电压的TC分别为15.2ppm/℃和16.8ppm /℃。在室温下，在0.9V至3.1V的电源电压下，平均LS为0.11％。Vref1和Vref2在100Hz和1MHz的PSRR分别大于-88.9dB和-89.9dB，以及-52.8dB和-76.7dB。2000点蒙特卡罗模拟结果表明，输出电压281 mV和320.5 mV的变异系数分别为1.73％和1.44％。0.9 V电源时的最小功耗为84.1nW。另一个基准电压源，芯片的测量结果表明，在温度变化范围为-20 至 120℃，基准电压源输出电压的TC为21ppm/℃。在0.9V至3V的电源电压下，平均LS为0.4％。在100Hz下测量的PSRR超过-61dB。0.9V电源时的最小功耗为88nW，电压基准的有效芯片面积为0.012mm2。