近年来,消费电子市场对手机,PDA等基于电池供电的各种便携式电子设备表现出强劲的需求。由于电池技术的缓慢发展,为了增加系统的工作时间,延长电池的使用寿命,在这些设备中必须使用高性能的电源管理芯片。而且为了减少这些设备的尺寸,重量和成本,需要使电源模块具有小型化,低成本,高集成度等特性。本文研究和设计了基于互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺的,高精度,高效率,低成本的低压便携式系统的电源管理芯片。本论文首先简要的回顾了电源转换器中Buck DC-DC的工作原理,并介绍了使用高频率时钟所带来的优势和因此引起的转换效率的恶化;通过对电源转换电路的功率损耗的分析,提出了一些效率改进的方案,并理论的分析了最佳的效率值和如何根据需求合适的选取功率开关尺寸。然后分别从电压控制模式和电流控制模式(平均电流模式)两个方面对系统进行精确建模,提出了使系统稳定的环路补偿方案,并比较了电压控制模式和电流控制模式各自的优缺点。接着设计各个子电路,实现了整个系统,并给出了整个系统的性能指标,通过整体仿真验证了系统的功能和性能。最后,通过对版图,封装以及外置器件的研究,更全面的研究了这一电源管理芯片。本论文研究和设计的电源管理芯片具有电压控制模式和平均电流控制模式的双模式可选功能;通过提高时钟频率(达到12MHz),从而可以使用更小的电感(0.47uH)和更小的电容(2.2uF),大大的降低了系统的成本和体积;高时钟频率同时也提高了转换的精度(纹波小于5mV)与速度;另外,通过精确的损耗分析和低功耗设计,在100mA～500mA的负载电流范围内,整个芯片的转换效率仍然能够保持在90%左右。