随着微电子技术的发展以及便携式电子产品的普及,市场对电源管理芯片提出了越来越高的要求。由于开关电源具有体积小、外围器件少以及效率高等优点而在电源管理芯片市场中占据主导地位。然而传统的开关电源芯片存在着轻载效率低、带载能力不足以及开关频率低等缺陷,因此研究具有高效率、高频率以及满足大负载应用的开关电源意义重大。本文基于降压型DC-DC转换器的基本工作原理,研究并设计了一款宽频高效双相交错并联降压型DC-DC转换器芯片。该芯片采用峰值电流模式控制方式,能够瞬时响应输入电压和输出负载电流的变化,动态调节系统环路,稳定输出电压,提高了系统对负载变化的响应速度,同时系统具有易补偿、带宽大的优点。芯片在轻载工作时可选择突发模式来提高效率,也可以在全负载范围内选择连续导通模式来减小输出电压的纹波。论文介绍了降压型DC-DC转换器的工作原理并详细分析了锁相环技术和双相交错并联技术。本文设计了能够捕获0.75MHz~2.25MHz宽频范围外部时钟频率的锁相环电路,使芯片能够适合不同的应用环境;交错并联的方式可以使两个芯片电感电流的纹波相互抵消,减小了输出电压的纹波,采用双主控器均流技术解决两个芯片并联使用时电流均分问题,最大可带16A的负载电流。芯片设计了内部软启动和外部软启动两种启动方式满足了不同场合下对芯片启动时间的要求。此外,芯片内部还集成了过温保护模块、输入欠压检测模块和输出过压保护模块等保护电路从而保证了芯片的安全工作。本文提出的宽频高效双相交错并联降压型DC-DC转换器芯片采用0.35μm BCD工艺,并在Cadence软件平台中Spectre仿真环境下完成了芯片子模块和整体工作的仿真验证。仿真结果证明芯片具有0.75MHz~2.25MHz的工作频率范围,可以实现双相交错并联16A大负载应用并且在轻载下使用突发模式工作可以提高芯片效率。