随着电子设备的不断发展,其体积的小型化、性能的高效化等趋势都在促使电源必须随之不断进步,并对其精度、效率和集成度等提出了更高的要求。开关电源不同于线性电源,凭借其在效率、体积、重量和稳压范围上的优势,逐渐成为市场的主流。在开关电源应用场合中轻载情况较为常见,因此研究轻载条件下的高效DC-DC转换器具有重要的现实意义。本文设计了一种PFM模式同步整流DC-DC升压转换器芯片,其创新点在于设计了倒灌电流更小、静态功耗更低的自适应过零检测电路,实现同步整流,提升芯片的转换效率。该芯片采用PFM模式进行调制,以限流为主要手段来控制半导体开关器件的通断。芯片内部集成的功率开关管NMOS和同步整流管PMOS在导通电阻特性上具有一定优势,且本文设计了可通过输入输出端电压大小变化进行调节的最小导通时间控制模块,赋予了电路具有一定的动态适应能力。该芯片外围元器件为一个电感和两个电容,在轻载条件下具有低输出纹波,低负载调整率和高效率的优势。本文采用Cadence spectre平台对所设计的DC-DC升压转换器电路模块进行电路设计与仿真,并通过功能验证后,基于0.35μm CMOS工艺实现版图设计,最终对芯片进行了实际性能测试。仿真和测试结果表明:该芯片输入电压范围为0.9V~3.3V,输出电压范围为1.8V~5.0V,调整内部反馈电阻后可对输出电压大小进行选择,其中输出电压典型值为3.3V。芯片静态电流约为6.6μA,输出纹波小于60mV,同时在负载调整率和线性调整率方面表现突出。在轻载条件下,整体转换效率达85%以上。因此所设计的DC-DC升压转换器在诸多场合中如鼠标、键盘、低功耗无线装置、游戏控制器和家用医疗器械等都将有广泛的应用。