【摘 要】
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开关电源管理芯片广泛应用于通信、宇航等各个领域，它具有高集成度、高性价比、最简外围电路、能构成高效率开关电源等优点，是当今电源研究领域的热门课题。本论文设计的降压式
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开关电源管理芯片广泛应用于通信、宇航等各个领域，它具有高集成度、高性价比、最简外围电路、能构成高效率开关电源等优点，是当今电源研究领域的热门课题。本论文设计的降压式DC-DC管理芯片，集成度较高，配以简单的外围电路就可以构成完整的开关电源。该芯片工作频率600KHz，能够在较宽的输入电压范围2.45V～4.5V和温度范围-20℃～85℃内正常工作，输出是常见的低电压标准1.8V。
论文首先对BUCK型DC-DC变换器的工作原理进行了分析，比较了DC-DC变换器的各种不同控制方式下的特点。该芯片的控制方式采用同步峰值电流PWM控制，并以此为基础对系统设计进行整体考虑，构建了系统整体架构，确定了芯片的工作过程，并分解了芯片内部的功能模块。针对电流控制方式在占空比大于50％的情况下会产生系统不稳定问题，采用斜坡补偿的方法实现矫正。
通过对芯片系统整体结构的搭建，根据各个模块的指标要求，分析设计了芯片内各单元电路模块，包括带隙基准电路、误差放大器电路、振荡器电路、PWM比较器电路、电流检测电路、V-I转换电路、控制逻辑电路及驱动电路。这些模块的特点是结构简洁，稳定性较好，能够在比较大的输入电压和环境温度变化范围内正常工作，并且具有一定的可移植性。本文的主要创新点在于：电路设计采用同步整流技术、低功耗电流采样技术降低功耗，提高转换效率；基准电压源的设计，采用了电流相加型结构实现了输出电压可调，从而克服了传统结构型基准源的输出电压固定不变的缺点，并且也充分考虑低电压低功耗；误差放大器电路采用折叠式共源共栅结构，提供高增益和高电源抑制比，并对其电流镜进行了改进，使其能够输出高摆幅。
最后进行了整个芯片与外电路联合仿真，芯片是基于GSMC 0.18um1.8V/3.3V 1P6M Generic Process，在Cadence下的Spectre工具中完成仿真验证。仿真结果表明所设计的电路功能达到了系统设计指标的要求。
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