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随着无线传感网络及消费类电子产品(如可穿戴设备)等各种无线物联网应用的兴起,如何延长设备的待机时长成了一大难题。同时无线传感器网络、监控安防等系统还要求电源管理芯片有快速的负载瞬态响应。这都要求采用新的电源架构。针对上述问题,考虑到基于纹波的控制模式具有快速的负载瞬态响应,本文提出了一种新的Buck变换器,该变换器结合了 COT(ConstantOnTime,恒定导通时间)控制和V2控制,包含一个由误差放大器和补偿网络组成的高增益ECP(Error Correction Path,误差校正通路)和一个由RC纹波补偿网络构成的高速FFP(Feed-ForwardPath,前馈通路),在保证系统具有快速负载响应的同时,提高了电压的输出精度。除此之外,系统采用AOT(AdaptiveOnTime,自适应导通时间)的控制策略,使系统的开关频率在不同输入条件下维持恒定,降低了 EMI(Electromagnetic Interference,电磁干扰)的影响并能自动变频进入轻载模式,有效地提高了系统全负载的效率。同时,为了减少变换器功耗,进一步延长电池的使用时间,对芯片的各模块进行了低功耗设计。针对常用的外接低ESR陶瓷电容会带来系统稳定性的问题,提出了利用RC滤波网络进行片上纹波补偿的方法,解决了变换器在占空比大于50%时出现次谐波振荡的问题,且电路结构简单,易于设计。设计的Buck变换器应用电路简单。本论文使用Cadence/Spectre软件,采用Global Foundry 0.18μm CMOS工艺对系统及其各个子模块进行设计和仿真验证。仿真结果表明,在低ESR情况下,系统具有良好的稳定性;在输入电压为2.5～5.5V的范围内,输出电压恒为1.8V,开关频率为1MHz,并且具有良好的输出精度和快速的瞬态响应;控制环路静态电流低至1.14μA;系统最大输出电流为600mA;在10～600mA负载范围内,其效率最高可达92.03%。