随着电力电子技术和集成电路工艺的发展,人们日常工作生活中所使用的各类电子产品正朝着智能化、多功能及高效化等方向发展,从而对供电电源的要求也越来越多样化,针对不同的应用场景需要设计具有不同特点的电源管理芯片。DC-DC变换器由于具有体积小、转换效率高等优势成为电源管理领域的研究热点。本文设计的是一款基于自适应导通时间（Adaptive On-Time,AOT）控制的Buck变换器,该变换器采用改进型的AOT控制方式,不仅能够提高系统的瞬态响应性能而且能够根据输入输出电压自动调整开关的导通时间,从而保证了连续导通模式下开关频率的恒定,提高了系统的频率稳定性。本文采用简单的RC电路不仅能够对电感电流信息进行全周期采样,而且得到的采样电压同时包含输出电压信息,从而能够在降低电路设计复杂度的前提下进一步提高变换器的控制精度。由于电感电流过零检测电路的引入,使得系统在轻载下能够自动进入非连续导通模式,有效防止电感电流倒流的同时也能提高轻载下的转换效率。此外,系统中还集成了相关的保护电路,进一步提高了变换器工作的可靠性。本文首先阐述了Buck变换器的基本工作原理,对比分析了几种常用的调制方式与控制方式的优缺点,并对变换器的主要功耗来源进行讨论。通过对Buck变换器系统进行小信号建模,选择了合适的补偿网络,从而保证了系统工作的稳定性。基于系统的设计指标要求及相关控制方案,本文进一步对重点模块电路及相关保护电路进行了详细的设计分析,仿真结果表明相关子模块及保护电路的性能均能满足设计要求。最后对变换器系统进行整体仿真,验证了整体电路功能的正确性。本文基于0.18μm的BCD工艺完成了电路的设计,并利用Cadence Spectre平台对部分关键电路及整体系统进行仿真。结果表明:该变换器的输入电压范围为:3～5V,输出电压范围为1.2～3.6 V,最大负载电流为1 A,超载时输出电流被限制在1.5 A以下,连续导通模式下的开关频率为1 MHz,且最大转换效率不低于95%。本文所研究的基于AOT控制的Buck变换器具有功耗低、瞬态响应速度快等特点,对于便携式电子设备中电源管理芯片的设计具有一定的参考价值。