本论文的主要内容是对几种常见类型的电源管理芯片进行分析与设计,包括DC-DC Boost开关变换器、LDO和电荷泵。目的是通过对这几种电源管理芯片的理论分析与研究,总结出电源管理芯片的可行性设计方法。DC-DC Boost开关变换器是电源管理芯片中比较常见的一种直流变换器,本论文在理论上对Boost开关变换器的功耗进行了计算,然后针对PWM和PFM调制方式分别提出效率优化方案。本论文还对Boost开关变换器进行了交流小信号建模,并分析系统的稳定性,最后在理论分析的指导下设计了两种Boost开关变换器芯片,并分别通过仿真结果验证了理论分析和设计的正确性。LDO是另一种广泛应用于电源管理芯片的直流变换器。本论文针对传统LDO大的片外输出电容带来弊端,提出了带有瞬态响应增强网络和补偿电路的无片外电容LDO结构;然后,对无片外电容LDO的瞬态响应和交流小信号特性分别进行了分析;最后成功地设计出无片外电容LDO芯片,使系统具有快速响应的同时也确保了稳定性。此外,本论文还对基于电荷泵的电源管理芯片进行了分析和设计。在对电压倍增器的理论分析基础上,设计了一个1×/2×电荷泵大电流白光LED驱动芯片。该芯片可以根据负载情况,在2×电荷泵模式和1×电荷泵模式之间进行自动切换,提高了效率。最后,本论文提出了穿通效应增强型硅光电晶体管结构,并在理论上对该光电晶体管的工作原理进行了分析和计算。然后采用CSMC 0.5μm CMOS工艺对该光电晶体管进行了设计和制备,测试结果表明该光电晶体管具有较低的暗电流和较高的光电转换增益,适合于弱光探测。