随着通信、汽车电子、航空航天的高速发展,高可靠性、宽应用范围的高性能电源需求越来越大。宽输入范围宽频工作的buck变换器能够更好地适应严苛复杂的工作环境。本文通过对业界两种流行的控制模式进行详细的对比分析发现,峰值电流模式在输出精度、低EMI(Electromagnetic Interference:电磁干扰)特性和抗噪声干扰能力方面更胜于COT(ConstantOn-Time:恒定导通时间)控制模式,因此,在需要低EMI、高可靠性且负载为2A的应用条件下,峰值电流模式更适合作为宽输入范围buck变换器的控制模式。但由于峰值电流模式存在最小负载限制和较低的轻载效率,因此需要设计额外的轻载模式。本文对buck变换器的功耗构成进行了详细分析,在重载下明确最高导通损耗,在轻载下需要减小开关频率与静态功耗以提升全负载的转换效率。根据以上的控制模式选择和效率分析,本文基于0.35μmBCD工艺完成了功率管的参数设计和版图设计。设计了一种高速低功耗的驱动电路,其中包括一种脉冲式的高压电平位移电路,在全工作电压内满足5ns以下的延迟时间,且可有效降低30%的驱动损耗。设计了一种具有自压差检测功能和自带欠压保护的自举电路,解决一般自举电路在长期轻载情况下无法充电的问题。设计了双轻载模式,包括高效率的突发模式和低输出纹波的跳周期模式。设计了一种可调频、降频、模式选择、时钟同步的多功能振荡器。在考虑键合丝寄生参数的影响下,本文对宽输入buck变换器进行了系统级仿真,负载瞬态响应造成的下冲电压和过冲电压为160mV,恢复时间为40μs。在输出3.3V的情况下,效率在63%到92%之间。并对超低占空比下的双轻载模式进行了仿真验证,对超高频2.4MHz应用进行了仿真验证,功能均显示正常。将所有电路划分为功率模块、数字模块和敏感模块并完成版图设计。采用三种方案以完成低EMI的板级设计,包括在输入端加入EMI滤波器、在SW端加入RC吸收电路、减小高di/dt的环路面积,采用六层板进行布线以减少噪声干扰,最终拟通过陶瓷封装完成15mm×9mm×5.5mm的高可靠性、低EMI、宽输入范围高频应用的buck变换器模组。