随着电脑应用的拓展，PC机的外部设备越来越多，在机箱的外部呈现了许多的外部设备接口,因为各类外部设备不断增多，计算机所提供的用于连接外部设备的资源日渐捉襟见肘，时常因为不能提供更多的接口，而导致各类I/O的冲突，加之各种低速外部设备缺少一个双向、低价、即插即用的统一的总线，限制了外部设备的开发。在这个背景下，数家计算机业界的大厂商，开发出了适合中低速的外部设备使用的USB总线接口，它是一种典型的设备插架结构的总线。USB具有即插即用，兼容优性好等优点使它得到快速广泛的发展，而这些优点也得益于良好的电源管理系统。本文提出一种USB电源开关的芯片设计是USB电源管理系统的一个管理单元。作为USB电源管理系统必须能随时检测负载的连接状况，并给负载提供一定的功率，在系统供电不足或工作温度超过正常工作温度范围的情况下，能够采取相应的保护措施，同时输出错误指示信号来通知USB控制器，以控制整个USB系统的正常工作，所以系统中包括了始能电路，偏置电路，过流保护，欠压保护，过温保护，逻辑电路等基本单元。芯片整个设计都是采用Cadence软件平台，电路设计和版图设计都用的Virtuoso，电路仿真平台是Spectre,版图的设计Virtuoso，版图验证是Calibre；芯片的制造工艺是GSMC0.18μmCMOS单多晶双铝工艺。本文首先对芯片进行了总体概述，然后对芯片的每个功能模块进行详细的理论分析，并给出了模块的设计方案和仿真验证。这些模块包括：偏置电路，欠压保护，过温保护，振荡器，电荷泵，过流保护。最后对整个电路进行了仿真，仿真结果达到设计指标。最后本文给出了全定制的版图设计，当然由于USB类似接口的产品，其使用时要求热插拔，所以ESD（Electro Static Discharge）即静电放电和latch up（闩锁效应）要求很高，设计时可靠性设计作为重点考虑。版图设计时尽可能规避了量产时存在的风险，包括电源线，抗干扰，匹配性，互联线，ESD保护，天线效应，闩锁效应等。版图在经过三次改版后，最后出片时ESD各项测试都通过业界标准，整个芯片具备基本功能，达到用于量产的目标。