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随着科学技术的发展,多种多样的电子产品在社会生活的方方面面发挥着至关重要的作用,改变了人们的生产与生活方式,使之朝着更加方便快捷的方向发展。电源管理芯片能否为电子设备高质量高稳定地供电,对设备高效可靠运行至关重要,可谓是所有电子设备的核心。以开关电源为代表的DC-DC变换器,由于高功率密度、高效率、高可靠性和低成本等特点受到业界广泛的使用,Buck变换器作为开关电源的代表,不断向着宽输入范围、高功率密度、低EMI和新型功率器件等趋势不断发展。本文设计了一款自适应恒定导通时间（Adaptive Constant On-time,ACOT）控制的宽输入电压范围Buck变换器,首先对Buck变换器架构与原理进行介绍,对自适应恒定导通时间即ACOT控制策略进行分析,采用描述函数法进行小信号建模以指导环路补偿设计并提出自适应设定开关频率的片内补偿方案。传统自适应恒定导通时间即ACOT控制的Buck变换器通过采样输入电压和输出电压信息决定上管导通时间TON,本项目为实现在宽输入电压、输出电压和负载电流范围内实现开关频率与设定的基准频率保持一致并相位一致,引入了双锁相环架构,即在上管导通时间TON中再引入设定开关频率和开关动作与基准时钟间的频率差相位差信息,实现锁频锁相功能。时钟同步锁相环可以对外部输入时钟进行错相处理,或根据调频电阻产生时钟并输出错向后的时钟;相位同步锁相环根据开关动作与基准时钟间的频率差相位差信息,微调根据输入输出电压和基准频率信息决定的TON,以实现锁频锁相功能。在TON中引入设定的开关频率信息,可减小相位同步锁相环的最大调节范围以减小频率的抖动,调节TON使得在宽输入电压、输出电压和负载电流范围的情况下实现对开关动作的锁频锁相,为多芯片片上或模组集成提供基础条件。负载电流上阶跃时,在锁相环的调节下会提高的等效占空比,为了进一步提高瞬态响应速度,本文提出了一种相位同步锁相环的自适应补偿方案。在系统级设计的基础上,论文重点对时钟同步锁相环、相位同步锁相环调制的自适应恒定导通时间产生电路、宽输入电压范围LDO和自适应过零检测器等关键子模块进行设计。本文基于0.18μm BCD工艺,设计了一款ACOT控制的宽输入范围Buck变换器,输入电压6V-32V,输出电压1.2V-28V,最大负载能力2A。利用仿真软件进行仿真验证,仿真结果正常,进行整体版图设计、COB封装、原理图与PCB设计和芯片测试工作,测试结果表明在各种输入输出电压与CCM和DCM模式下均正常工作,开关动作与基准时钟可以实现锁频锁相,负载电流由0.5A跳变至1.5A时,恢复时间为7.25μs。