近年来,人们对移动终端电子产品的依赖越来越强,日常使用中需要对移动终端频繁充电,然而传统的充电方式充电时间长,严重影响了用户的使用体验。与增大电池容量相比,实现快速充电和随时随地充电成为更现实的解决方案。随着USB-PD和USB Type-C标准的推出、物联网技术的发展以及无线充电技术的进步,汽车逐渐成为移动终端电子产品的供电中心。汽车点烟器输出电压12V,输出功率最大可达120W,是理想的移动充电电源。为了使汽车的点烟器能为移动终端电子产品供电,需要采用DC-DC转换器将点烟器输出电压转换为移动终端电子产品需要的电压。目前市面上绝大多数的车载DC-DC转换器仅能将点烟器12V的电压转换为5V,不能应用于更广泛的充电场合。为了扩展车载USB充电器中DC-DC转换器的电压输出范围,本文基于Buck-Boost结构设计了一款应用于车载USB快速充电的多输出DC-DC转换器。该DC-DC转换器将Buck和Boost过程细分为charge,bypass和discharge三种状态,通过双环路模式的脉宽调制控制方式控制这三种状态的比例,从而调节输出。此外,本文设计的DC-DC转换器还可以根据USB数据Pin脚D+和D-的电压值确定输出电压与电流的大小,从而可以根据需要动态产生不同的参考电压,并调节各状态持续的时间。本文的设计中通过采用相位锁相环PLL技术,保证在大电流情况下,系统能稳定输出,并大大降低电感电流锁定时间。设计结果表明,本文设计的DC-DC转换器可以将输入功率20W,额定电压12V的输入转换成5V、9V、12V、20V四档甚至更多档的智能输出,与传统的交替控制调节方式相比,论文设计的DC-DC转换器具有更稳定的输出,更强的抗干扰能力,开关频率1MHz,最大瞬间功耗小于3W。此外,基于意法半导体0.18μm的BCD8sp工艺的仿真结果表明,芯片面积控制在7mm x 7mm之内,转换效率达85%以上。