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随着集成电路的飞速发展,电子设备层出不穷,智能手机等便携设备已成为人们生活中必不可少的一部分。电源作为核心部分,对电源管理芯片的性能要求日益提高。其中DC-DC变换器以其高效率、低功耗等诸多优点被广泛应用于各种电子产品中供电,为了满足新型电子产品的小型化、高稳定性、高可靠性以及快速的瞬态响应等要求,DC-DC变换器依然面临着巨大的挑战。DC-DC变换器的应用越来越广泛,不同应用环境中需要采用不同的控制策略。电压模控制方式和电流模控制方式已研究的比较成熟,恒定导通时间控制方式因其简单的环路结构而具有快速的瞬态响应,因此,对恒定导通时间控制技术的研究具有非常大的价值和意义。然而恒定导通时间控制方式中,因其工作频率不稳定、输出电容必须具有足够大的等效串联电阻等问题而限制了它的应用范围。为了改善上述缺陷以实现更高的性能,本文设计了高级恒定导通时间控制的Buck型DC-DC变换器XD1709,它具有4.8V~18V的宽输入电压范围,0.765V~8V的输出电压范围,700k Hz的工作频率,最高3A的输出电流。本文采用的高级恒定导通时间控制方式,不仅控制环路结构简单,具有极快速的瞬态响应,而且能够保证稳定的频率;输出电容采用低等效串联电阻的陶瓷电容,使用片内纹波补偿的方法,能够有效避免次谐波振荡现象,而且降低了芯片的应用难度和使用成本;电路中设有多种保护模块,包括欠压过压保护、过温保护、过流保护等模块,还设有电源良好性检测模块,可以将电源的工作状态方便直观地显示出来。本文首先对DC-DC变换器的基础理论进行了研究,并着重对基于恒定导通时间控制的Buck型变换器进行了分析,然后根据XD1709的功能要求和特性指标进行了系统设计,并针对其中的不足进行了电路的优化与仿真,最后基于0.5μm 5V/24V BCD工艺借助Cadence下的Spectre仿真软件对XD1709进行了仿真验证。结果表明:XD1709可以正常启动;负载电流从0A到3A的上升过程中以及3A到0A的下降过程中,负载的响应均在10μs以内;输出纹波是6.2mV,整个系统能够稳定工作;开关频率几乎不随输入电压和负载电流的变化而变化;芯片效率最高可达92%,各种性能均达到预期效果。