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由于较高的转换效率和灵活的输出电压,DC-DC转换器广泛的应用于电源管理单元中。针对电流型转换器特有的优点和有关研究进展,本文着眼于高集成和宽负载下高效率的要求,设计了一款电流模式的降压型转换器。该转换器的基本要求为:输入电压为2.7~3.3V,输出电压为0.9~2.1V,负载电流为5~800mA,重载时采用PWM控制,轻载时采用PFM控制,同时将补偿元件和软启动电容集成到芯片内部。主要内容如下: (1)设计了一种基于电流模式转换器的片内补偿电路。通过对电流模式Buck型转换器的小信号研究,环路稳定性要求补偿后的误差放大器必须产生一个零点增加相位裕度。当采用跨导放大器作为误差放大器时,要求补偿电容为几十 pF。补偿电路通过电流米勒定理,利用有源网络,将片内小电容与片外大电容等效,节省芯片面积,降低花费。 (2)设计了一种自适应斜坡补偿电路。通过利用两个对称CASFVF结构来得到一个正比于(Vout-0.4Vin)的电流,并能通过电流镜来开启和关断斜坡补偿电路。 (3)针对系统启动过程中的输出电压过冲和在PWM模式下轻载效率较低,提出了一种多模式切换电路。系统刚启动时,采用软启动模式,避免电压过冲。当系统启动完成时,系统进入正常工作模式,此时系统根据负载条件决定工作在PWM模式还是PFM模式,提高全负载下的转换效率。 在完成电路设计后,采用SMIC0.18um3.3V CMOS工艺,基于Cadence平台的Spectre对电路进行了仿真验证。仿真结果表明:系统启动阶段无电压过冲,全负载下转换效率84.7%以上,负载调整率为0.19%,线性调整率为0.11%,芯片性能良好,达到预期指标。