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当前,信息社会正从互联网时代向物联网时代发展,万物互联的物联网设备应用场景多样,相应对其DC-DC变换器芯片技术也提出了更复杂的要求。感知检测、信号传输和信息处理是物联网应用的典型功能,设计与之匹配的DC-DC变换器芯片时,其难点在于既要满足如低功耗小尺寸、宽负载范围高效率和大电流高性能等指标,又需要解决这些指标导致其他性能衰减等问题,如低功耗小尺寸导致的稳定性和瞬态性能减弱,宽负载范围导致的极轻载条件下效率降低,以及大电流导致的噪声干扰和零电流关断误差等。本文分别针对上述不同要求,开展了相应DC-DC变换器芯片技术的研究和设计。针对物联网应用实现感知检测功能时对低功耗、小尺寸DC-DC变换器芯片的需求,本文将无片外电容LDO的内部集成输出电容降低至5p F以提高集成度,并针对小输出电容带来的稳定性和瞬态响应问题进行了改善。首先,利用设计所采用的工艺中不同NMOS管的不同阈值电压,设计了一种全MOS结构的电压基准,去除了基准电路常用的双极型晶体管及大电阻,以60μm×60μm的版图面积实现了输出电压＜1V的n W级基准电压源结构。在此基础上,为改善稳定性,采用了嵌套式密勒补偿+动态衰减缓冲器的方案,在尽量不增加偏置电流和MOS管宽长比的条件下保障了系统在负载变化范围内足够的相位裕度;进一步地,为优化瞬态响应,设计了一种基于差分器支路电流变化的摆率增强电路,在不增加静态电流的前提下减小了过冲电压和恢复时间。该无片外电容LDO采用55nm CMOS工艺进行了流片验证,其核心面积为264μm×300μm,片内负载电容为5p F,最大静态电流为5μA,FOM值为2.69。针对物联网应用实现长时间待机、短时间信号传输处理功能时对低静态功耗、宽负载范围DC-DC变换器芯片的需求,本文研究了不同负载下多模式自动切换的控制方法,并针对长时间待机状态的极轻载条件提出了一种节能模式。在节能模式下,利用动态复用主比较器的迟滞窗口自适应调整开关频率,优化了开关损耗,并设计了不增加静态电流的自动计数模式切换电路;进一步地,对节能模式下常开的电路模块进行了低功耗设计,实现了静态电流最小化。芯片采用180nm CMOS工艺设计,仿真结果显示该低静态电流高效率Buck系统可在1μA-50m A（50000倍）的负载变化范围内稳定工作,且负载跳变时可在三种模式间自动切换。与未采用新型节能模式的系统相比,将ILOAD=0.01m A时的效率提升了39%,且将53%以上系统效率的负载范围拓宽了30倍以上。同时该系统在0.1m A-50m A的较大负载范围内系统效率可保持在＞85%,峰值效率可达92%,最低静态电流为490n A。针对物联网应用在实现信息处理功能时对大电流DC-DC变换器芯片的需求,本文设计了一种AOT时钟校准大电流Buck芯片,优化了系统稳定性,并针对性地改善工作频率易受干扰、零电流关断误差等问题。为优化稳定性,通过离散采样建模进行了稳定性分析,改良了传统的半周期纹波补偿电路,实现了一种全周期自清零纹波补偿电路设计,以更小的输出纹波改善了系统稳定性。为改善频率波动问题,设计了一种时钟校准导通时间产生电路,消除了负载电流及输入输出电压对工作频率的影响,提升了稳频能力、优化了重载性能。为减小零电流关断误差,提出了一种动态失调零电流关断电路,以较简洁的电路结构实现了高精度零电流关断。芯片采用180nm CMOS工艺流片验证,最大工作电流可达4A,重载工作频率为2.5MHz且变化范围仅为0.28%。