近年来,消费电子市场对手机、MP3等基于电池运行的各种便携式电子设备表现出强劲的需求。为了提高电能转换效率、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、高集成度等性能。本文研究和设计了基于混合信号硅基互补金属氧化物(Complementary Metal-oxide Silicon,CMOS)工艺的,便携式电子设备用高效率、多模式、可编程输出直流电压转换器芯片。本学位论文提出了一种具有800mA输出电流,脉宽调制(PWM)和变频调制(PFM)双模式控制,输出电压可编程的高效率降压DC-DC转换器。该种转换器在负载电流较大时采用功率频率为1MHz的PWM工作模式;在负载电流较小时采用频率减少和静态电流降低的PFM工作模式,实现了在整个负载电流变化范围内转换器均保持高转换效率。该转换器芯片已经采用CSMC0.5μmCMOS混合信号工艺物理实现。实验结果表明该转换器可根据负载的变化在PWM和PFM模式下自动切换并具有良好的负载和线性调节能力。最大转换效率达96.5%;当负载电流为0.02mA时,转换效率大于55%。本文所提出的芯片适合电池供电的便携式系统使用。本文第一章讨论了论文的研究背景,电源管理芯片的发展、现状和趋势,最后对论文中的创新点给出了介绍。第二章分析DC-DC转换器的拓扑结构、控制模式,然后对系统的稳定性和频率补偿做了分析,接着分析了开关电源芯片的效率和功耗,介绍了低功耗设计的方法,最后介绍了系统主电路的设计和片外元件的选择。第三章介绍了PWM/PFM双模式控制原理图,并给出了主要功能模块电路的设计和实现。第四章给出了系统电路的仿真和测试。第五章是本文的总结和展望。