随着物联网技术的发展,智能家居、可穿戴设备、车联网等各类智能电子设备的需求日益增长,对智能设备的电源管理也提出了更高的要求。为延长物联网设备电池的使用时间,在宽负载范围内实现高效电压转换,以及在轻载下降低静态功耗是目前电源管理芯片的发展趋势之一。另一方面,物联网复杂多变的应用环境要求电源管理芯片具备快速的动态响应能力以减小负载变化对电源造成的影响。本文提出了一种宽范围高效率的低功耗同步降压转换器,通过PWM/PFM无缝模式切换技术,在轻载下采用PFM模式提升转换效率,并实现两种模式的平滑过渡,减小模式切换时的输出电压纹波;为降低内部控制器的静态功耗,提出模块动态启闭策略,进一步优化超轻载下的转换效率;另一方面,提出Ton/Toff动态增强快速响应技术,在负载切换时增大导通时间或关断时间提升电感电流变化速度,实现快速动态响应。本文首先介绍了降压转换器的工作机制并进行损耗分析,然后提出了宽范围高效率的低功耗降压转换器设计方案,接着对PWM/PFM无缝模式切换、Ton/Toff动态增强电路等重点模块的子电路进行设计和仿真,最后对所设计的芯片进行系统整体仿真验证以及分析。芯片采用0.18μm BCD工艺,面积2330×1630μm~2,最大输出电流3A,在输入电压12V输出电压5V时的峰值效率仿真达到96%,5m A-3A的宽负载范围内电压转换效率均大于90%,输出调整率误差低于0.43%,空载下的静态功耗低至14.2μA。负载切换时的瞬态电压过冲和下冲分别为90m V和80m V,恢复时间小于90μs,有效提升Buck的瞬态响应速度。仿真结果显示所设计的降压转换器能够在宽负载范围内实现高转换效率,以及无负载状态下实现超低静态功耗,适用于物联网设备的降压转换器应用。