电荷泵型升压芯片具有高集成度、辅助电路简单、低成本、高效率等优点,在电子产品设计中具有重要的应用前景。论文在介绍升压电荷泵的基本原理与发展、综述国内外研究现状的基础上,针对传统电荷泵的缺点,改进设计了三种性能较高的电荷泵升压电路。论文首先提出了电路设计的功能要求及设计指标,据此完成电路的总体设计,围绕功能性与设计指标,对各模块电路进行细节设计。通过Cadence仿真工具对电荷泵及各自外围电路进行性能仿真、分析,确保电荷泵升压电路达到设计指标。电路采用SMIC 0.18μm工艺进行版图设计与验证,通过后仿进一步验证了电路设计。仿真结果表明所设计电路功能正常,完全达到设计指标。电荷泵电路具有电压增益高、效率高、功耗低、纹波电压小、负载能力强等优点,研究结果具有较强理论意义和实用价值。论文中主要工作有:(1)设计了一种采用栅极动态控制、衬底偏置技术的Dickson结构电荷泵电路;(2)设计了一种采用栅极动态控制、栅极动态偏置技术的交叉耦合电荷泵电路;(3)基于改进的栅极电位动态控制、栅极动态控制方法设计了一种交叉耦合结构的电荷泵电路;(4)围绕所设计的电荷泵电路,设计了PFM调制开关电容电荷泵稳压电路系统,系统包括电荷泵、压控振荡器(VCO)、非交叠时钟产生电路、比较器、带隙基准等电路模块;电荷泵升压电路的指标如下:工作电压:0.9–2.4V;电压增益:>4(4级);电路功耗:<1.5m W;纹波电压:<±10mV;转换效率:>65%;负载能力:>100μA;时钟频率:<20MHz;