随着通讯进入5G时代,智能手机及健康监测器等便携式电子设备发展迅速,普及率越来越高,成为了人们日常生活中不可或缺的一部分。与此同时,人们对便携式电子设备的体积、重量以及续航能力提出了更高的要求。为了在不增加便携式电子设备体积和重量的前提下提高设备的电池使用寿命,提高为设备供电的转换器芯片的转换效率逐渐成为研究焦点。此外,智能设备中的高性能处理器工作模式较多,处理器从低功耗空闲模式到高速活动模式之间切换时,电源瞬态响应的速度对处理器性能有重要影响。因此,为了保证设备在复杂工作模式切换时依然具备高性能,用于供电的DC-DC转换器需要具有快速的负载瞬态响应特性。基于上述应用需求,本文设计了一种具有快速瞬态响应的高转换效率混合模式降压型DC-DC转换器。转换器采用动态电源管理技术来降低控制电路的功耗,并根据负载状况分别采用不同的工作模式,在重载下采用PWM控制,在轻载下采用PFM控制,从而获得全负载范围内的高转换效率。为了实现模式间的平滑切换,本文提出了一种数模混合的负载检测方案,在重载下采用模拟负载检测方案以实现高精度的负载检测,在轻载下采用基于计数器和间歇工作时钟的数字负载检测方案降低控制电路的静态功耗,从而提高轻载下的转换效率。为了降低混合模式转换器控制电路的复杂度,本文在设计PFM控制电路时复用PWM控制中的电感电流采样电路以及比较器,减小了电路规模,降低了功耗。此外,本文提出了一种瞬态增强技术以优化负载跳变导致转换器发生模式切换时的瞬态响应,在转换器由PWM切换为PFM时采用强制连续导通模式（FCCM）吸收电流,提高过冲电压的恢复速度,在转换器由PFM切换为PWM时采用非线性控制技术优化欠冲电压的幅度和恢复速度。本文基于SMIC 0.18μm标准CMOS工艺对所设计的DC-DC转换器进行了电路设计和版图实现,核心电路面积为0.95×0.94mm~2。使用Cadence Spectre仿真器对提出的DC-DC转换器进行了仿真验证,后仿真结果表明,该转换器的输入电压范围为2.1V-3.3V,输出电压范围为1.2V-1.8V,负载电流范围为1m A-300m A。转换器的最低静态电流为50μA;在3.3V输入,1.8V输出的条件下,全负载范围内的转换效率在85%以上,当负载电流为100m A时,转换器达到96.3%的峰值效率。当负载电流在1m A和300m A之间跳变时,转换器可分别实现61m V/41.5m V的欠冲/过冲电压以及4.8μs/9.3μs的恢复时间。