随着电子系统设计向集成化方向的发展,集成开关转换器已经在通信、电子计算机、消费类电子产品等领域获得了广泛的应用。将开关转换器的主要部件集成在单个芯片中,不但可以增强电子系统的稳定性,而且可以简化电子系统的设计。 本文设计了一款降压型DC-DC开关转换器芯片。首先,从DC-DC转换器的工作原理入手,分析DC-DC转换器的不同工作模式、控制模式,以及各种模式下的特点。接着,基于降压型(Buck)拓扑结构设计转换器的功率级电路。然后,进一步设计转换器的控制级电路,主要采用了同步整流和PWM/PFM模式自动转换两种新技术来提升转换器的转换效率,并对控制级电路进行分模块仿真分析和系统级仿真分析。最后,基于CSMC 0.5μm、双多晶、三铝混合信号CMOS工艺,设计了芯片的版图。在提取版图寄生参数之后,进行了版图的后仿真验证和优化修改。芯片在CSMC进行:MPW流片。电路的仿真结果表明：芯片输出电流最大可以达到500mA,转换效率最高为93.8％,在全负载电流范围内,平均转换效率高于90％,在电源电压为2V-6V变化的情况下,输出电压稳定为1.8V。在芯片流片完成后,对芯片进行了测试。测试结果表明：在输出电流为30mA的轻载条件下,芯片工作完全正常,转换效率为71.9％,输出电压稳定为1.80V;在输出电流为400mA的重载条件下,转换效率为68.8％,芯片的稳压性能比较差,输出电压会随电源电压的变化而发生变化。经过分析,输出电压不稳定的原因是：在版图设计过程中功率晶体管电路和控制电路的隔离不够理想。