高压功率集成运算放大器除具有对信号的采集、比较、放大和运算等通常的模拟芯片特性功能外,由于其高压大电流的特点,非常适用于需要小体积、大输出功率的场合,广泛应用于一切末级需要大功率输出的电子装置中,在工业控制系统、通讯、汽车电子、轨道交通、新能源节能、军/民用航空航天、武器装备等各个领域都有广泛的应用,如工业控制系统和民用航天的电机驱动和陀螺驱动、汽车电子的音频放大和点火装置、轨道交通的电源变换、机车的电源阵列等,同时是各种武器装备中的关键核心器件。由于高压功率集成运算放大器在军民产品中都得到广泛应用,所以对该方面的研究具有非常重要的意义。高压功率集成运算放大器具有很大的功率输出,较高的工作电压和较大的工作电流,该类芯片都会具有较大的体积和较高的功率消耗。本课题设计的芯片将会围绕单片、高压和大功率三个方面进行研究,整个单片高压功率运算放大器将采用单芯片集成,无需任何外围辅助电路即可实现高电源电压工作和大电流输出,而不是采用通常的多个芯片和外围辅助电路混合集成或者模块来实现,体积更小且可靠性更高。本文研究的单片高压大功率集成运算放大器,采用6μm/80V兼容P-JFET的功率双极型工艺平台,依次完成了电路设计、电路仿真、版图设计以及版图验证等工作。在输入级的设计中选择了JFET差分对输入结构,有效降低了电路的输入失调参数;而中间级电路选择了共集-公射输入结构,实现了较高的电压增益;而输出级电路采用了双端输入的达林顿结构,实现了输出3A电流的目标;在功率模块设计中选择了热检测和自散热的电路结构,能自动调节基片温度。完成了功率运放整体电路的仿真分析,各项指标都满足预期的设计要求,输出功率值达到了38.25W。根据整体电路的设计结构,完成了整体电路的版图设计,并且通过了DRC验证。