基于目前市场上便携式产品中的LCD、OLED显示技术对于正负偏置电源的需求，本文旨在研究一种高集成度的、可同时输出一组正负电压的单电源供电DC-DC开关电源控制芯片，该芯片需具备高稳定性，低功耗，较高的转换效率等特点。 本文首先设计了芯片的整体框架，并分析了正电压VDD和负电压VSS的实现原理。由于芯片内部正电压和负电压控制模块具有类似的结构和功能，同时，考虑到将负电压输出部分的反馈引入芯片内部有一定的实现难度，因此本文以负电压控制部分为主，设计了芯片内部的电路结构，其中，主模块电路、保护电路以及部分辅助模块电路均可用于正负两个控制部分。本文设计的主模块电路包括：电压基准、误差放大器、振荡器以及PWM比较器，其中电压基准的设计对传统结构进行了一些改进，使其具有高精度和高电源抑制比，增加了基准的可靠性；除了主控制模块以外，芯片功能的实现及性能的提高还需要一些辅助模块，包括：偏置电路、功率管驱动电路、采样电路、逻辑控制电路和软启动电路，在负电压控制部分，采样电路是对输出负电压进行采样，并引入反馈，本文通过叠加基准电压的方法解决了引入负电压反馈的问题；为了保证芯片不受损坏，还增加了保护电路，包括：过温保护电路和欠压保护电路。每个模块经过仿真证明均符合设计指标。最后，本文基于一种改进的升压变换器结构，对负电压输出部分进行了系统仿真。 本文设计的控制芯片基于上华0.6um CMOS工艺，采用电压控制模式，PWM调制方式，结构简单，工作稳定。其主要技术指标接近同类先进产品水平，能够在2.2V～4.5V的电源电压范围，-25℃～85℃的温度范围内正常工作；负电压部分固定-12V输出电压，线性调整率小于3mV/V，额定输出电流24mA，满载转换效率达86.5％，输出电压纹波小于30uV。