随着电子信息技术的快速发展,系统的集成化规模越来越高,很多原本用分立元件构建的系统越来越需要使用集成的芯片来实现。PMU (power managementunit)电源管理单元,一种高度集成的、主要针对便携式应用的电源管理方案,便应运而生,即将传统分立的若干类电源管理器件整合在单个的封装之内。这样有助于实现更高的电源转换效率和更低功耗,及更少的组件数以适应缩小的板级空间。由于对行业与消费者的意义日益重要,PMU智能电源管理已经是大势所趋,“主控+PMU”的模式越来越受到产业上下游的青睐,包括TI、NXP、Maxim、ADI等国际巨头都推出了相应的产品。本论文首先研究了多通道电源管理单元的系统以及一些基本模块的设计,讨论了其和一般单通道电源管理芯片的不同。接着着重分析PMU中两个重要和特殊的通道的设计,一是高效低静态电流降压转换器,包括其在重载时的效率考虑,以及在轻载时的三种控制模式,脉冲展宽PFM控制,低静态电流PFM控制和平均电流PFM控制。二是高精度LED恒流升压驱动器,分析了升压转换器的设计,以及低端和高端控制的两种不同的高精度电流控制方法,最后讨论了功率级的设计。本论文是基于参与设计并测试实现的三个电源管理单元芯片,包括：(1)基于TSMC0.35um BCD5V/20V工艺的用于单节锂电池的9通道电源管理单元；(2)基于TSMC0.35um BCD5V/20V工艺的用于多节锂电池的12通道电源管理单元：(3)基于TSMC0.18um BCD5V/40V工艺的用于单节和双节锂电池的15通道电源管理单元。