近年来微电子产业发展迅速,单片电路集成度不断提高,各种电子设备对供电电源的性能要求更为严格,产业界对各种类型电源的设计以及应用的研究也越来越活跃。开关电源由于其自身效率高、输出功率大、输出电压可变等优势,在电源管理芯片市场得到了广泛的应用,成为电源管理芯片的主流产品。另一方面,随着新能源汽车产业的发展以及智能化车载系统的推广,车载电源对电源电压、输出功率、负载响应等各个指标都提出了挑战。本文针对提高电源负载响应速度的研究内容,设计了一款具有快速瞬态响应能力的BUCK型DC-DC变换器,通过引入输出电容支路电流作为控制信号,采用滞环控制的方法来提高了系统的瞬态响应速度。本文首先对BUCK DC-DC变换器的工作原理、控制理论、小信号建模以及补偿网络的设计方法做了原理上的介绍和详细的分析;并在电压控制方法理论基础上提出了输出电容电流作为控制信号的BUCK DC-DC变换器滞环控制方法,从原理上分析该方法的可行性以及优势;然后本文从设计要求指标出发,对电路功率部分进行计算、对无源器件选取,并设计了高端MOSFET驱动电路、基于电容电流反馈的控制环路、PCB上电容电流检测电路以及系统控制需要的所有模拟电路模块(如带隙基准、片上LDO、比较器、运放等)。针对车载电源的应用,本文还设计了相应的启动电路,保证在单一供电电源的情况下系统能够正常启动工作。本文使用了韩国DB HiTek公司提供的30 V BCD工艺,设计了一款输入为10V~30 V、输出为5 V的应用于车载电源的同步BUCK DC-DC变换器。芯片内部集成LDO不需要片外另加低压供电电路,满足车载电源的应用需求。为了降低功耗,芯片采用同步BUCK电路结构,并针对功率管功耗做了具体分析,设计了最优化功率MOSFET尺寸。采用滞环控制方法减小控制电路的复杂度,实现较高的工作频率,获得更小的电压纹波。使用Cadence IC设计平台完成电路设计与仿真验证,仿真结果显示变换器的各项设计指标均达到了设计要求,在800 mA/ns的负载切换时,瞬态响应时间小于2μs。最后对电路系统进行版图设计、后仿真验证并交付工厂流片、制作测试电路、完成测试工作。