随着电力电子技术的迅猛发展,越来越多的便携式电子产品涌入市场,电源管理芯片的需求也越来越多,而电源质量的好坏对电子设备的性能起到至关重要的作用。因此,对于高效率、小型化和高频化的DC-DC开关电源芯片的研究设计具有很大的价值。本文研究设计了一款峰值电流控制模式的同步Buck型DC-DC开关电源转换器,采用PWM的调制方式进行控制。首先详细阐述了DC-DC开关电源的基础理论,介绍了Buck型开电源电路的工作原理、控制模式、调制方式以及系统的环路稳定性。然后阐述了系统内部关键电路模块的设计原理并进行了仿真验证,其中包括带隙基准电路、振荡器电路、误差放大器、斜坡补偿和PWM比较器等。除此之外,在芯片内部集成了多种保护电路,包括输入欠压、过流和过温保护电路等,保证芯片能够长时间安全稳定的工作。本文基于开关电源的理论基础,结合实际的电路设计对传统的峰值电流控制模式在结构上进行了改进,将电压外环中误差放大器输出的误差电压转化为误差电流,在PWM比较器中直接进行电流比较,而不再将电感电流信息转化为电压信号。这样使得芯片系统在实际的电路设计中避免了不同电平级别之间的多次转换,能够提高电路的响应速度。同时基于可靠性的考虑,对传统的开关电源过流保护电路进行了创新,提出了一种基于谷值限流的采样比较电路,电路结构简单,同时提高了限流的精度和响应速度。本文所有的电路设计均采用0.18μm的BCD工艺,并基于Cadence软件的Spectre环境对电路系统进行仿真验证,最后完成了芯片的版图绘制并进行了流片。芯片的输入电压范围是3～6V,输出电压范围是0.8～3.6V,最大输出负载为6A,开关工作频率可在200k Hz～2000k Hz的范围内进行调整,通过芯片测试结果可知,各项指标都满足设计要求。