能量采集电路通过采集环境中的能量给物联网节点等低功耗应用供电,由于环境中的能量有限,需要能量采集电路具有较高的转换效率,而能量采集电路的转换效率主要由电路中的升压电路决定,现有的主流升压电路包括基于电感型的升压电路和基于电荷泵的升压电路,本文设计了一种应用于能量采集的高转换效率电荷泵电路。本文主要完成了电荷泵主电路和辅助模块的设计,其中辅助模块包括时钟发生器、基准电路和比较器等模块。电荷泵主电路为本文设计的重点,主要从减小泄漏损耗、减小导通损耗和电荷泵级数可调节三个方面来提高电荷泵电路的转换效率,分析了影响电荷泵主电路转换效率的损耗因素,通过产生特定的时钟信号来避免电荷泵主电路中反向泄漏电流的产生,增加动态反相器来减小开关管的导通电阻,从而实现对电荷泵主电路中泄漏损耗和导通损耗的优化,实现高转换效率的电荷泵电路。采用电荷泵级数可调节的方式使得电路可以在输入电压为300m V～500m V内都具有高转换效率,避免当输入电压较高时引入额外的电荷泵级数而导致不必要的损耗。采用脉冲跳跃调制的方法使电路的输出电压保持基本稳定,即通过采样输出电压并与基准电压进行比较进而控制时钟的使能情况使输出电压稳定在800m V左右。基于SMIC 180nm工艺设计了电路及其版图,面积为0.12mm~2。后仿真结果表明:在全工艺角下,-20℃～85℃温度范围内,电荷泵电路输出电压稳定在800m V左右。在输入电压为300m V～500m V时;最大输出功率可以达到15.3μW;输入电压为300m V和500m V时,其峰值效率分别可以达到73.81%和77.1%。