随着万物互联的快速发展,人、数据和各种事物都将会连在一起,进行数据的交互和共享,从而引出智慧节点的发展,每一个智慧节点都包含一个片上系统,而本文所设计的应用于生物体的基于能量收集的电源管理系统则正是为智慧节点的片上系统提供电源的芯片。将环境中的微能量收集起来再利用不仅节能环保,更在不方便更换电池的场景中有着非常重要的作用,大大提高人们生活的便宜程度。首先本文对国内外基于能量收集的电源管理芯片设计进行了详细的调研,针对目前研究的热门问题提出相应的解决方案,并从设计原理上进行了详细的分析。通过对比近些年来的电源管理方案的设计,从开关电容电压转换器（Switched Capacitor Power Converter,SCPC）的可调节比率和最大功率点追踪（Maximum Power Point Tracking,MPPT）这两个方面入手,设计出一种适用于太阳能收集的电源管理芯片。接着详细介绍了系统的主要构成模块,主要分为开关电容电压转换器、前馈控制稳压模块、有限状态机和数字控制振荡器,从整体结构上介绍了每一个模块互相之间的作用以及联系,在此基础上阐明了系统的自启动功能和自维持功能,同时在系统与负载之间增加一个隔离开关,减少负载的变化对电源管理芯片的影响。然后针对不同的模块做详细的介绍,对开关电容电压转换器的设计方法和性能指标作了理论上的推导,从而设计出可调节升压比率的开关电容电压转换器,针对不同的输入电压,开关电容电压转换器的电压转换效率始终可以保持在一个较高的范围;对于稳压模块,本文将反馈控制和前馈控制进行了对比介绍,详细介绍了本文中所使用的前馈稳压控制的具体方案的工作过程以及优缺点;对于整个系统的控制,本文设计了一种有限状态机,用于控制系统在不同工作状态之间的相互转换;最后针对时钟模块,本文详细介绍了三种不同的振荡器工作原理,并总结了三种不同的频率调节方法。最后,本文采用0.18μm CMOS工艺进行电源管理芯片的版图设计,在提取寄生参数后进行了后仿真验证和分析。后仿真结果表明,本设计针对不同的输入电压,从0.3V至0.7V,都可以通过不同的升压比率实现1.8V的升压结果,稳压模块工作正常,且具有自启动和自维持功能,其能量传输效率也都可以维持在60%以上,芯片面积为0.355mm~2,达到设计要求。