随着现代电子技术的飞速发展,特别是便携式手持式设备种类和数量的日益增多,集成式电源管理系统已经在通信、电子计算机、消费类电子产品等领域获得了广泛的应用。集成化已经成为未来电源管理芯片的主要发展趋势。如何在一款电源管理芯片中集成多种电源管理功能已经成为电源管理芯片领域的研究热点,但在功能集成的同时,如何保持产品良好的性能与较低的功耗也成为芯片设计时必须考虑的问题。本文设计的电源管理芯片XD1528采用集成式电源管理技术,将充电器与升压转换器的电源管理功能集成于一体,并加入基于LED的电量显示功能,符合电源管理集成化的发展趋势。文中对锂电池充电技术的基本原理与方法以及升压转换器的工作原理进行了详细介绍,同时对系统的稳定性设计与效率的考量进行了详细分析,在此基础上完成了整体与模块的设计。充电器模块采用线性充电架构,降低了电路的复杂度,充电方法选择三阶段涓流恒流恒压充电法,更有利于保护电池,防止过充和欠充。在电池电压到达饱和之前便开始降低充电电流;过温时通过降低充电电流来降温,而非直接关断充电回路,以上两点是此部分设计的新颖之处。升压转换器模块采用同步架构,选取峰值电流模控制方式,可以实现稳定的5V输出并提供最大2A的负载电流。考虑到芯片在实际应用是以电池存储的能量作为电源,因此如何将功耗控制到最小便成为设计的关键。对此,本文采取两种方法:一是升压转换器模块采用同步整流技术,调制模式采用PWM/PSM混合调制方式,重载时采用PWM,轻载时采用PSM,这可以大幅度降低损耗,尤其是在系统效率最低的轻载或者空载状态时;二是给系统工作引入待机模式,当系统处于非充电状态下且负载电流小于35mA时,控制系统进入待机模式,关断电路中绝大部分模块,当重新充电或接上大负载时系统重新进入正常工作模式。这两种方法的采用大大降低了系统的损耗,延长了电池的使用时间。电量显示模块采用市场上流行的显示方式,基于四个LED表征电池电量的大小,可以使用户清楚地了解电池在充电时存储的或在放电时剩余的电量的多少,更便于实际应用。本文采用0.35μm标准CMOS工艺,在Cadence平台下完成了对子模块与整体的设计和仿真,仿真结果显示此芯片的性能与各项指标参数均达到了设计目标的要求。本文设计的芯片符合电源管理芯片集成化的发展趋势,具有良好的市场前景。本芯片目前已经完成流片,正在等在进一步的测试结果。