随着电子技术和集成电路制造工艺的快速发展,便携式电子产品得到了极大的普及,而其电源性能是关系到电子产品性能好坏的重要因素。开关电源作为电源管理类芯片的重要组成部分,可广泛地应用于各种电子产品中以保证供电电源的稳定可靠。然而,现在的电子产品体积小、功能多、更新速度快,这就要求开关电源功耗更小、系统更稳定、功能更完善。所以研究高效节能、功能完善、符合市场需求的开关电源具有很大的实际意义。本文深入学习了DC-DC变换器相关知识后,设计了一款具有外同步功能的降压型DC-DC变换器XD1715。在电路功能方面,XD1715内部设计的电荷泵锁相环结构,使变换器实现了频率外同步的功能,扩展了XD1715的应用范围。XD1715内部的电压基准电路,在传统带隙基准的基础上增加了高温补偿电路,减小了电压基准模块的温度系数,有效地减小了温度变化对变换器的影响。在稳定性方面,XD1715内部的斜坡补偿模块,消除了峰值电流模控制系统中的次谐波振荡;带TypeⅡ型补偿的误差放大器,很好地改善了电压环路穿越频率低、相位裕度小的情况。这两项措施大大改善了变换器的系统稳定性。为了进一步对系统的性能进行分析验证,本文采用开关元件平均法,建立系统级小信号模型并分析其环路增益,并通过Matlab对结果进行仿真验证。在系统框架方面,XD1715采用的同步整流方式减小了变换器的功耗,使用的峰值电流模控制方式改善了变换器对外部变化的响应速度。此外,XD1715内部还设置了Hiccup模式以避免输出异常对变换器造成损坏。XD1715采用0.5μm 30V BCD工艺,并利用Cadence下的Spectre软件对XD1715进行整体仿真。从仿真结果可以看出,XD1715工作稳定;启动和关断功能正常;外同步功能的频率应用范围为300kHz~2MHz,符合设计要求;负载瞬态响应特性较好且转换效率较高,转换效率最高可达96.5%。同时,在输出异常的情况下,Hiccup保护模式对XD1715起到了很好的保护作用。这些功能都符合预期的设计目标。在后续的工作中,会对XD1715的设计做出改进,进一步改善其负载瞬态响应,提高其转换效率,使XD1715表现出更加优异的性能。