近年来,高性能DC-DC电源管理芯片得到了广泛的应用。为了满足小功耗便携式电子设备的供电需求,本文在研究了当前国内外主流的DC-DC电源管理芯片所采用的各种电路拓扑结构和调制方式的基础上,设计了一种基于PSM调制方式的正负双端输出连续可调的电荷泵控制芯片。芯片采用0.5μm CMOS工艺制程,集成有欠压保护、过温保护、软启动、错误检测等功能模块,可广泛应用于小负载电流的便携式电子产品。该芯片配以少量的外部元件,即能构成完整的开关电源转换系统。利用论文设计的芯片搭建的开关电源转换系统具有双电源供电、供电电压范围宽、输出电压范围大精度高、响应速度快、静态功耗低、转换效率高等优点。在本论文中,首先研究了开关电源的各种电路拓扑结构和调制方式,比较了它们的优缺点。根据其应用特点,为该芯片选定电荷泵工作模式和PSM调制方式。在芯片的系统结构设计中,根据功能将芯片划分成PSM调制电路、电平位移电路,软启动电路、驱动电路、保护电路、基准源和振荡器等基本模块。按照芯片的设计指标要求,对划分好的各个模块进行晶体管级设计,并通过电路仿真来优化设计参数。论文最后给出芯片的两种典型应用电路,并对电路做了HSPICE验证。验证结果表明,利用论文设计的电荷泵控制芯片搭建的电源转换系统能够满足当前便携式电子设备实际电源需求,主要特性表现为:双电源供电,控制电路输入电压范围2.7V～5.5V,功率电源端输入可高达13V;转换效率最高可达到92%;开关频率250kHz;两个输出端的启动间隔延迟约为20ms,软启动时间约16ms;输出电压可自由设定在-30V至30V之间;输出电压纹波小于±1%。