随着时代的变迁与科技的发展,电子设备被广泛用于各个领域。可穿戴与便携式电子设备现在正广泛应用于通信、医疗保健、娱乐、跟踪和安全领域。而这些电子设备都在向微型化和复杂化方向发展,这使得为这些电子设备提供能量的电源更加多样化与系统化。电源管理IC成为了限制电子设备进一步小型化与智能化的关键因素。电源管理单元内集成了多路电源管理电路,并且可对它们进行系统化管理,因此电源管理单元更加适合作为当下大多数复杂电子设备的电源管理方案。本文根据客户提供的复杂负载运行情况,确定了所设计电源管理单元内含两个Buck与两个LDO,并完成了电源管理单元整体架构、逻辑控制的设计。通过对LDO的分析,计算出环路增益与极点,对环路的稳定性进行了设计,并完成了涵盖多种功能的LDO系统设计。通过对Buck的控制模式与小信号模型的分析,确定了设计的Buck结构为双锁相环控制的谷值电流模自适应固定导通时间Buck,并且对Buck环路进行了优化补偿设计,加快了负载阶跃瞬态响应速度。接着对Buck的外部锁相环进行了结构分析、模型推导、具体子模块设计、环路补偿设计,还分析了内部锁相环通过自适应上管导通时间模块对Buck开关频率的影响与数学推导。最后完成了双锁相环控制的谷值电流模自适应固定导通时间Buck的设计。基于所设计的LDO与Buck子电路,最终设计出了一种用于复杂负载的电源管理单元,并且进行了流片验证。本文所设计的电源管理单元基于0.18μm BCD工艺,输入电压范围5V-32V,输出电压范围1.2V-28V,最大单路负载2A。在没有外部时钟接入的情况下能够产生并工作在1MHz频率下,并且内部的Buck 90°错相工作,并可级联,从而降低电源母线的供电压力与电压纹波。在负载周期性的满载空载相互切换时,纹波仅为95mV,即3%。Buck负载从轻载跳1.9A重载的瞬态响应时间的测试结果仅为11.84μs,几乎已接近该拓扑结构下的极限速度。该电源管理单元不仅输入输出电压工作范围广,而且负载阶跃瞬态阶跃响应极快,满足复杂负载的应用需求。