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Boost变换器因其升压特性、适用较为复杂的应用环境而广受欢迎。传统Boost电路最常用的控制模式为峰值电流模式与电压模式,峰值电流模式相对于电压模式具有更加快速的线性瞬态响应,更加简易的电压环路补偿,但在占空比大于0.5的应用下存在次谐波振荡现象。CFT(Constant Off-Time,恒定关断时间)控制模式无需斜坡补偿电路,也能保证各种占空比应用下的环路稳定性,且可适用更为简单的电流采样电路,还能够有效地补偿Boost右半平面零点。但CFT控制模式存在频率变动的问题,在不同的占空比应用下,由于关断时间固定,频率跟随占空比变化,不利于EMI(Electromagnetic Interference,电磁干扰)滤波器设计。本文基于CFT控制模式设计了一种AFT(Adaptive Off-Time,自适应关断时间)控制模式的Boost变换器。AFT计时器的设计是决定AFT控制模式定频能力的关键。传统AFT计时器通过采样输入电压、输出电压的信息来监测占空比的变化,使得关断时间随占空比变化,达到恒定频率的目的。本文结合应用参数,量化分析了其在负载电流影响下频率大幅度变动的问题,设计了一种新型的AFT计时器,通过采样真实占空比信息,基本消除了负载电流对频率的影响,并阐述了 AFT计时器的具体电路设计细则,和可能造成频率变化的因素。本文还针对Boost的启动特点,设计了线性预充电电路使线性启动和开关启动相结合,软启动更加平滑,有效地防止了浪涌电流的产生。设计了超低功耗的电源选择电路和衬底选择电路,经仿真验证其静态功耗小于1.5μA且能够正常地完成电源切换和衬底切换。设计了内置软启动计时器,并互用于Boost输出短路保护。最后本文基于0.5μm CMOS工艺,对输入电压2.4V到4.2V,输出电压5V,峰值电流低于3A的应用进行了整仿验证。在瞬态响应的情况下,系统处于变频工作状态,在稳态情况下频率恢复到恒频状态,表明了 AFT控制模式同时具备CFT控制模式的瞬态特性和峰值电流模式的定频特性。在仅负载电流的变化影响下,新型的AFT控制模式的频率变化范围仅为传统结构的1/10。其他情况下频率变化率最大仅为1.5%。三种典型输入电压的启动过程均采用1A恒定电流充电,启动过程平滑,内部电源切换正常,无浪涌电流。整体仿真结果表明了本设计达到预期目标。