空间电子系统中锂电池组的寿命极大地影响整个空间站的工作寿命。单体锂电池的性能差异决定了空间电子系统必须采用电池管理系统(BMS)对电池组的工作状态进行实时监控、管理和均衡。电池管理系统可以有效提升锂电池组的寿命、可靠性和安全性,是目前空间电子系统研究中的一个重要课题。电池监控SoC是BMS系统中一个重要芯片,用于采集所有单体电池的电压信息和温度信息并与主控MCU实时通讯,响应主控MCU的指令实现电池系统的保护和管理,其性能直接决定了整个BMS的有效性。本文针对一款空间应用的电池组监控SoC展开深入研究,完成的主要工作如下。论文针对空间电子系统对电池组实时监控的需求,设计了电池组监控SoC的整体结构,并设计了多个SoC与主控MCU之间的级联通信结构和具体的通信协议。在此基础上,论文完成了低压电源电路、带隙基准电路、增量式Σ△ A/D转换器、高压多路选择开关以及温度传感器和过温保护电路的设计。其中,针对低温漂需求,设计了一种新型的带隙基准结构,利用二阶温度补偿结合修调电路实现了带隙基准极低的温度系数和精准的直流电压。为了提高电池电压和温度测量的精度,并保证较低的功耗,本文采用了增量式∑△结构实现数据采样和转换,设计了二阶调制器,以及相应的二阶CIC滤波器,通过过采样技术和FIR滤波技术在复杂的噪声环境下精确地实现电池电压和温度的测量。为了提高电池组中多节单体电池的电压、温度采样的一致性,本文设计了高压多路选择开关并复用了增量式Σ△ADC,节约了芯片面积。针对级联通信需求,论文提出了一种菊花链结构的高压级联SPI通信接口并开发了相应的高可靠通讯协议,使多个监控SoC能够采用电流模方式级联,并完成电流信号和电压信号的转换,从而与主控MCU通信,有效地避免了高压隔离问题,也降低了对半导体器件耐压的苛刻要求。针对空间应用的需要,论文设计了基于0.18mm 1P3MBCD工艺的抗辐照加固标准逻辑工艺库和部分模拟器件的加固PDK,提出了控制链路和数据链路不同的加固方案,对控制链路采用DICE结构和三模冗余进行门级加固,并通过校验算法实现算法加固,对数据链路主要采用算法加固,即实现了电池监控SoC的加固设计,有效地解决了电池监控SoC系统在空间应用中的单粒子和总剂量的辐照问题,又合理的控制了芯片面积。论文基于0.18mm 1P3M BCD工艺对电池组监控SoC芯片进行了流片测试。整个芯片的面积为4.5mm×3.95mm。测试结果表明,低压电源能够在很宽的范围内提供所需的模拟和数字电源电压,带隙基准的温度系数为4.5ppm/℃,直流电压误差绝对值小于5mV。ADC的转换精度为11.5位。高压级联通信功能正确,通信时钟频率最高可达1MHz。整个SoC的待机电流为10mA,ADC转换时的工作电流为0.85mA,通信时的工作电流最大为3.95mA。抗总剂量指标达到100K Rad(si),抗单粒子指标达到75Mev.cm2/mg。所有测试结果基本达到预期目标。