随着便携式电子产品的需求量迅速增加,电源管理芯片也逐渐向低功耗、高效率、小体积、智能化的方向发展。电荷泵电路因其外围电路简单、低EMI、低噪声、芯片面积小等优点受到广泛应用。电荷泵利用储能元件-电容“搬运”电荷,将输出端电压“泵”至高电位或负电位,可应用于锂离子电池驱动电路、局部电源以及显示器LED背光用电源等。本文针对电荷泵电路现阶段存在的功耗大及效率低等问题,提出了低功耗高效率的设计方案,并通过模块及整体仿真进行验证。本文采用结构简单的耗尽基准与偏置,减小了静态电流。采用PFM调制模式稳定输出电压,减小了开关管动态损耗。PMOS开关晶体管采用动态衬底选择电路,保证衬底电位始终处于最高电位,抑制了寄生三极管效应,减小了衬底漏电流。通过非交叠时钟控制开关晶体管的开启和关断,避免造成电源到输出或者到地的通路。芯片预留了片外修调,可根据需要选择不同的输出电压,芯片同时还具有软启动和使能功能。本文采用CSMC 0.5μm CMOS工艺,基于Cadence Spectre仿真平台对设计的电荷泵电路进行仿真,电路仿真结果证明各项指标满足设计要求,并在此基础上完成版图设计工作。本文最后对流片芯片进行了测试分析,测试结果表明:当负载电流为10m A时,输出电压范围为4.9V～5.1V,输出电压精度为±2%,电路静态消耗电流为35μA,最大工作频率为1MHz,最大输出电流为25m A,电压转换效率可达90%以上,达到低功耗高效率的设计指标。