在无线通信及半导体日益发展的今天,以手机、平板电脑为代表的个人移动信息终端设备也跟着快速发展。这些终端设备大多为单电池供电系统,为了满足系统各个模块的多样化供电需求,电源管理单元(PMU,Power Management Unit)应运而生。随着便携式终端设备市场的不断升温,对电源管理单元尤其是适用于SoC (System on Chip)集成的电源管理单元的研究变得越来越迫切。相比以往的单芯片供电而言,电源管理单元不仅可以提供多样化电源管理功能,并且因为它设计精简且外围电路简单,使得它更易于集成和小型化。本文针对移动设备的典型应用需求,设计了一款高集成度的适用于SoC集成的片内PMU。该PMU包含四路开关频率为2MHz的降压型DC-DC变换器和两路低压差线性稳压器,在芯片内部还集成了I2C (Inter-IC)总线,并且有与SoC进行直接通信的接口,四路DC-DC变换器可根据应用要求自行设定启动时序。通过I2C和SoC内部的寄存器,该PMU芯片不仅能够对其中一路DC-DC变换器进行动态电压调节(DVS,Dynamic Voltage Scaling),还能实现对芯片内其他模拟模块的数字校正功能。SoC还有数据回读的功能,可以实时监视PMU的工作状态,实现更加灵活准确的控制方案。本文不仅给出了该款PMU芯片的整体架构方案,还对其中一些关键子模块比如带隙电压基准的设计给出了详细介绍。本文所设计的PMU采用了0.13μm标准CMOS工艺流片,面积约为4mm2。该PMU作为IP集成于一款低功耗SoC芯片。测试结果显示,该款PMU芯片不仅能够实现动态电压调节、启动时序可编程以及数字校正等预设的逻辑功能,并且四路DC-DC变换器均达到了很高的变换效率,其中可动态电压调节的DC-DC变换器最高效率达到90%以上,而通过反馈电阻设定输出电压的DC-DC变换器的最高效率超过95%,满足了设计要求。