随着国内集成电路产业的大力发展,以及移动终端等消费类电子产品的急剧增加,性能高,灵活性强的电源管理芯片表现出了强大的市场需求,因此该行业对电源管理芯片的设计与优化提出了全方位的挑战。本篇论文针对当前电源管理芯片的技术现状和其未来智能化,数字化的应用趋势,设计了一款兼容I~2C接口的同步降压型DC/DC电源管理芯片。本论文所设计的电源管理芯片具体从以下3个方面进行了设计与实现:1.为了能够减小电源管理芯片的内部损耗,充分提高电源转换效率,在所包含的电路模块中,重点关注了过零检测电路和功率管的设计,分别降低轻载和重载情况下导通损耗对效率的显著影响。此外,以降低静态损耗为目的,将芯片内部带隙基准源等模块的静态电流尽量减小。最终使芯片效率在全负载范围内可达84.9%~90.8%。2.针对微处理器在待机模式,低速处理数据模式以及高速处理数据模式下呈现的负载值不同,当这些工作模式相互切换时,电源管理芯片需要能够快速响应这种负载变化。然而传统的电压型和电流型控制环路受限于误差放大器及其补偿电路的带宽限制,因此本论文利用恒定导通时间控制环路响应速度的优势,有效地改善了动态响应能力。3.针对传统电源管理芯片不能根据系统工作状态的不同而有针对性地调整输出电压,节省整个系统功耗的问题,本论文在分析了各种串行接口的优缺点后,在电源管理芯片内部选择并集成了I~2C接口实现对输出电压12.5mV的最小步进可调功能,提高了电源管理芯片在应用环境中的灵活性。本论文采用CSMC(上华)5V 0.5um 2P2M CMOS工艺,该工艺具有掩膜数目少,光刻次数少等高性价比优势,并使用Cadence和VCS两种仿真验证平台,完成了从电路设计,电路仿真到版图设计等各项工作,以及对成功流片后的芯片进行了板级测试。测试结果表明该芯片能达到所要求的各种功能和性能指标。