当今电源管理领域中,开关电源由于拥有很高的效率有着广泛的应用,DC-DC芯片是其中一类,现在DC-DC芯片通常有着两种控制技术,电流控制模式和电压控制模式,电压控制模式通常拥有很高的增益,但相对的响应速度慢,并且难于补偿,为了解决以上问题,通常利用有着较快响应速度的电流模式弥补上述缺点,其中常用的一种控制模式为峰值电流控制模式。在这种工作方式下,由于采样斜坡直接来源于电感电流,因此电路容易受到干扰,占空比大于50%时,干扰被不断放大,最终导致电路出现次谐波震荡。本文对峰值电流模式产生次谐波震荡的原因进行了详细分析,Ridley模型表明,产生次谐波震荡的原因在于采样保持行为本身将在1/2开关频率处引入极点对,这将导致波特图中的增益曲线在1/2开关频率处增大,若环路的品质因数过高,对共轭极点的抑制能力较弱,增益增加到超过0dB,将导致电路出现次谐波震荡,这表明即使占空比小于50%,在电路拥有高品质因数的前提下,次谐波震荡仍然难于避免。为了解决上述问题,通常在电流采样过程中加入电压模式,这种方式就是斜坡补偿技术,面对当今DC-DC芯片复杂的应用,单一的补偿斜率往往难以满足性能需求,在高占空比时难于提供足够的补偿斜率或者低占空比时补偿过度导致电路的输出功率和响应速度受到限制,为解决此问题,本文在BUCK电路的基础上设计了一种指数型斜坡补偿电路,在低占空比时提供较小的补偿斜率,最大程度的发挥电流环路的优势,在占空比增大的同时使补偿斜率增大保证电路拥有足够的稳定性。同时本文针对BUCK环路也进行了其他设计,例如在环路中添加内部补偿和外部补偿电路,其中,内部补偿电路的补偿元件集成在芯片上,不通过缓冲器,使得环路拥有更快的响应速度,外部补偿电路可针对不同应用在芯片外部添加补偿电路,但需加入缓冲器进行滤波,这样可使得芯片的应用得到拓展。本文的电路采用0.35μm BCD工艺,利用Cadence Spectre和Hspice进行仿真,在变换器输入3.3V,占空比66%的条件下,斜坡补偿电压斜率呈现指数变化,证明了所设计电路的正确性。同时电源的输出电流可达到7A,在7A负载条件下,效率可达到93%。强制连续模式下,负载在10mA到7A间突变时所产生的过冲和下冲不超过70mV,响应时间不超过50μs。