随着微电子技术以及半导体工艺的迅猛发展,电源管理类芯片已广泛应用于计算机、通信网络以及汽车电子等诸多产品领域。近年来,电流模DC-DC变换器因其转换效率高、瞬态响应好和带载能力强等特点使其应用前景非常广阔。随着设备功能模块的日益复杂化,推升了更大输入电流的需求,而对于宽负载范围所引发的稳定性问题以及如何实现宽负载范围内的高效率,已成为DC-DC设计工作的重点。本文基于峰值电流模降压型DC-DC变换器为研究对象,系统研究了DC-DC变换器的基本理论及其关键技术,在此基础上针对系统驱动电路的优化设计、电流环的稳定性及电压环路频率补偿等方面进行了深入的分析与研究,提出了相应的技术方法和实现电路。研究成果包括：1.针对降压型DC-DC变换器采用NMOSFET功率管而导致驱动电压不足的问题,提出了一种改进的自举升压驱动电路。该电路利用负反馈环路实现驱动电压的精准控制,并采用片内集成高压PMOS管来代替传统架构的二极管,最大限度地提高驱动电压摆幅,降低功率管的导通电阻；提出的触发式电平转移电路,不仅实现了低压控制信号向高压驱动信号的转变,而且具有较高的输出驱动能力和较低的静态功耗；同时通过引入过零检测机制,动态调节自举电压在连续导通模式和断续导通模式两种状态下的电压摆幅,以降低不同负载下的导通损耗和开关损耗,实现全负载范围内的高效率。2.针对电流模DC-DC变换器电流环路的次谐波振荡问题,提出了一种改进的自适应斜坡补偿电路。基于斜坡补偿理论,通过引入功率管与整流管导通电阻对占空比的影响,建立了最优补偿的数学关系,同时给出了Buck、Boost、Buck-Boost三种拓扑的斜坡补偿关系式。测试结果表明,该电路能在不同占空比和不同负载下保证电流环的稳定。同时针对芯片带载能力受斜坡补偿影响的问题,提出了一种集成斜坡与采样的求和电路。该电路基于电容的电荷转移特性,将电流采样信号加在电容的下极板,在上极板实现了斜坡信号与电流采样信号的叠加。通过直接限制电感电流采样信号的峰值,消除了斜坡补偿对电感电流的影响,保证了不同占空比时带载能力的稳定。同时结合电流限制的方法,提出了一种新颖的基于电荷泵架构的快速恒流启动电路,有效地保证了启动过程中的带载能力。最后针对多相并联应用中,宽范围的同步时钟频率影响电流环稳定性的问题,提出了一种新颖的自适应斜坡补偿电路。该电路基于伪锁相环架构实现了斜坡补偿值跟随时钟频率的变化,从而保证了在宽频率范围内电流环的稳定。该电路结构简单,可集成于任何具有同步时钟功能的变换器中。3.针对负载变化导致输出极点频率跳变而引起系统不稳定的问题,提出了一种新颖的适用于电流模降压型DC-DC变换器的片内动态零点补偿结构。该结构通过实时监测负载电流的变化而动态调整补偿电阻值,使得补偿零点和环路的交越频率跟随输出极点的变化而变化,保证了系统在不同输出负载下足够的相位裕度,实现了系统的高稳定性和良好的响应能力。该电路结构简单,易于实现,减少了芯片引脚,节省了PCB面积,对其它DC-DC的设计具有借鉴作用。同时通过进一步改进补偿电阻的设计,减少工艺、温度和电源电压等因素对补偿零点和交越频率的影响,提高频率补偿电路的可靠性；通过引入基于电容倍增技术的补偿电容,有效的减小了芯片面积。最后针对同步时钟频率应用时系统稳定性问题,通过采用跨导线性环电路并结合伪锁相环架构实现了补偿电阻跟随同步时钟频率变化的动态调整,使得系统的频率补偿可以在宽频率范围内保持近似最优补偿,从而保证了系统的高稳定性和响应速度。