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相对于线性电源,开关电源具有体积小、效率高等优点,使其在通讯、计算机等领域得到广泛应用。近年来,电池供电便携式设备(如PDA、手机、MP3播放器等)的需求越来越大,对DC-DC开关电源IC的需求也日益增大,同时对其性能要求是越来越高。要求DC-DC转换器具有高转换效率,以延长电池供电时间;并具有良好大信号特性,以满足CPU、DSP和闪存等模块要求。根据电池供电便携式设备的要求,本论文设计了一款高效率、良好负载特性的双模式同步降压型开关电源IC。该IC集成了除输出低通滤波器的所有控制电路(包括功率MOS),提供PWM和PFM两种模式供选择。选择PWM模式,开关电源将工作在CCM模式下;选择PFM模式,在负载较高的情况下,开关电源仍然工作于PWM模式,只有当负载降低到一定程度时,开关电源才退出PWM模式,而按照PFM工作模式操作,跨过一部分时钟周期,降低频率相关功耗,以提高轻负载时低效率的问题,使得开关电源在很宽的负载范围内都具有高效率。同时,电路设计采用同步整流技术、低功耗电流采样技术降低功耗,提高转换效率;采用灵活的外部环路补偿技术、误差放大器输出嵌位技术以实现良好大信号特性;采用分段斜坡补偿技术,消除不稳定因素,并最大程度地减小过补偿带来的问题;采用外接输出采样电阻的方式,实现输出电压的可编程。芯片内设过热保护和欠压保护,以实现电路的可靠性操作。最后设计电路基于0.5μm COMS n阱工艺,用Hspice仿真,每个模块性能都满足电路要求。通过整体电路仿真,实现输出电压为2.5V时,负载电阻在2欧姆到160欧姆间,PWM模式下最高效率可达95%,而PFM模式下效率基本在90%以上;负载由1.25A变化到0.25A有良好的负载跃变特性;实现负载电阻在2欧姆到200欧姆间,两种模式下都具有良好的负载调整特性,最大偏离调整值都不超过2.05mV。