随着科技发展,开关电源芯片朝着小型化、数字化的方向发展,同时要求芯片有较大的带载能力,快速的瞬态响应以及较高的转换效率。本文设计了一款多种调制模式、峰值电流反馈控制的Buck DC-DC转换器,主要包括电压控制环路和电流控制环路两部分。本论文从Buck型开关电源的工作原理、整体架构、小信号模型和电路几个方面出发,对Buck DC-DC转换器进行了深入研究。论文主要工作如下:①对Buck型开关电源系统进行小信号建模,结合开关网络平均法分别推导出电压环路和电流环路的传递函数,然后用SIMPLIS软件对其进行仿真验证。②设计了三种工作模式,系统根据负载自动切换工作模式:重载下工作在PWM调制模式;超载下工作在限流模式,使系统在全负载范围内都有较高效率,超载下不会因为过大电流造成损坏。③采用了分段线性的斜坡补偿方式,防止出现过补偿,同时还集成了斜坡恢复功能,防止芯片在低降压比的情况下带载能力下降。④采用了同步整流技术降低了续流二极管的损耗,也为此设计了死区时间控制电路,防止系统出现短时间的过冲电流。⑤设计了无需外接电容的软启动电路,防止系统启动时产生大的浪涌电流;系统的控制电路,功率管以及补偿网络可集成在芯片内,使外围电路结构非常简单。本文采用VIS 0.15um BCD工艺完成了整体电路的设计,并利用Spectre工具对关键电路和系统进行仿真。仿真结果表明:在输入电压为12V,输出电压为3.3V时,重载下输出电压的最大纹波系数1.5%,最大负载电流可达到3A,超载时电流被限制在3.5A以下,系统的线性调整率为0.25%,负载调整率为0.225%,重载下最大的转换效率可达到92.1%,满足整体设计指标。