随着计算机应用的大量普及,接口的改进和发展越来越成为人们关注的焦点,新型的USB 接口在综合了以前各类接口优点的基础上又增加了优秀的电源管理特性。目前,national、MAXIM、TI 等不少国际知名芯片供应商已经有较为成熟的USB 电源管理芯片开发经验,国内的芯片供应商大多对USB 系统的数据传输部分有研究,很少涉及电源管理这个部分。本文分析的USB 电源管理系统(USB Power Switch)是基于USB2.0[1]协议的。文章开篇介绍了USB 系统发展的背景,应用以及相比于同类接口的优势,介绍了USB 系统的结构以及电源特性。作者在文中详细叙述了USB 电源管理芯片设计的重点和难点,并重点介绍了部分子模块(包括限流模块、过温保护模块、逻辑部分以及软启动部分)的分析和设计,特别是改进过的限流模块对于优化整体电路性能所起的重要作用。文章在分析每一个模块的设计思路的同时还结合HSPICE 给出了详细的仿真数据和波形,以验证设计方法的可行性、正确性以及精确性。作者在子模块设计的基础上还进行了整体电路的联合仿真,结合芯片设计的重点和难点,有针对性地给出了芯片某些重要指标的仿真方法和仿真数据,并提出了改进思路。文章最后总结了USB 电源管理芯片设计的经验并提出了设计中值得讨论的议题,分析了USB 系统的发展和前景,指出USB 电源管理芯片的设计和研究方向。本文是作者在学习芯片电路设计过程中的一次理论与实践相结合的总结,是一次有价值的尝试,在前人开发和总结的基础上有针对性地分析、验证并改进了一些电路设计,为以后的集成电路设计打下了扎实的理论和实践基础。