伴随着微电子技术以及半导体工艺的迅猛发展,电源管理类芯片已广泛应用于通信网络、计算机以及汽车电子等诸多产品领域。近年来,高效率、大负载、高集成成为DC-DC变换器的新趋势。本文紧跟市场发展动向,从以上应用角度出发,着力研究降压型DC-DC涉及的关键技术以及电路结构,解决相关技术难题。研究成果包括:1、优化PWM控制结构提高轻负载效率提出了一种有效提高轻负载效率的省电模式结构,通过在待机状态与固定峰值两种状态间反复切换工作,大大降低了轻负载时的平均静态损耗以及开关损耗,实现了全负载范围内的高效率,延长了电池的使用时间,利于便携式应用。2、消除斜坡补偿对带载影响提出了一种消除斜坡补偿对带载影响的新方法。通过提高箝位电压,增加环路检测电感电流的真实最大值,并进行限制保护,从而克服了占空比变化对峰值电流和带载能力的影响。同时通过计数器的数字方式实现了对箝位电压的自动控制,避免了箝位电压过高造成的响应速度过慢问题。3、新颖的电流采样电路提出了一种新颖的CMOS片上电流采样电路。该电路结构简单,易于集成,功率损耗小,且通过MOSFET的匹配使采样比例几乎不受温度、模型以及电源电压变化影响。并通过进一步的优化设计,使得响应速度更快,工作电压进一步降低。该电路可实现较小的采样比例,适用于低压大电流应用。4、实现片内频率补偿提出了一种适用于电流模DC-DC的片内频率补偿结构。针对其采用低ESR陶瓷输出电容的特点,通过片内集成的阻容网络,完成了环路的频率补偿,克服了稳定性对输出负载的依赖,减少了芯片引脚,节省了PCB面积,实现了芯片的高稳定性。同时通过优化反馈网络设计,实现了交越频率不随输出电压变化,进一步改进了阶跃响应。5、片内软启动电路设计提出了两种可片内集成的软启动电路。第一种是台阶软启动方法,通过控制箝位电压台阶状上升实现电感电流的逐步增大;第二种是线性软启动方法,通过芯片内部振荡器产生的窄脉冲信号,控制微电流对片内电容进行间歇充电,得到了近似线性上升的电压信号,并利用复合比较器实现了对峰值电流的限制,避免了浪涌电流。两种方法占用面积均很小,适于片内集成。6、抗干扰电流采样电路提出了一种CMOS片上抗干扰电流采样电路。该电路基于广泛采用的传统电流采样结构,通过增加片内电容以及单稳电路,提高了采样电路的抗噪性能。并通过引入电流失调,使得响应速度更快。该结构简单实用,易于集成,适用于单片集成多路输出DC-DC以及单电源SoC应用。7、用于晶圆及封装的可测性设计通过控制外围引脚使芯片进入一种特殊的测试状态,利用引脚复用技术,实现多种特性指标的测量。该方法无须外围专用控制结构配合,对于晶圆以及封装后的芯片测试全部适用,降低了编程的复杂程度,提高了测试效率。内建可测性设计对芯片的正常工作没有任何影响,测试精度满足应用需求。