日本约占全球市场50%，美国约占29%，欧洲约占11%，亚洲（除日本外）约占5%。虽然亚洲目前在全球开关电源市场所占比例尚小，但由于亚洲通讯业的快速地发展，对开关电源的需求也将与日俱增，2000年其需求量在全球市场上的比例已达10%，在21世纪初继续增长，从而变成全球上最有发展的潜在能力的开关电源市场之一[8]。
当今消费市场中，便携式电子科技类产品所占比重较大，这种产品要求电池体积小、重量轻、使用时间长。高效、低压开关DC-DC转换器，通过提高电源转换效率及改进控制技术，达到了所需要求，因此被大范围的应用于电子科技类产品中。
本文首先介绍了Buck DC-DC转换器的拓扑结构及工作原理，并且详细论述了两种工作模式。接着进行了系统的设计与分析，具体介绍了电流感应电路、过流保护电路、带斜坡补偿的振荡器以及同步整流驱动电路等系统关键模块的设计与仿真。其中，振荡器电路的设计中，利用一种简单的斜坡补偿电路，完成了窗口比较式振荡器的充放电电路的功能，具有简洁高效的特性。
开关电源的发展和半导体器件的发展关系紧密。高频化开关电源转换器的实现，需要相应的高速半导体器件和性能优良的高频电磁元件。发展功率MOSFET、IGBT等新型高速器件，开发用于高频领域的低损耗磁性材料，改进电磁元件的结构和设计方法，提高滤波电容的介电常数及降低其等效串联电阻（Equivalent Serial Resistance，ESR）等，对开关电源转换器器的小型化始终起着巨大的推动作用。
现在的便携产品通常会集成视频、音频、照相、录像文件存储等多种功能。不同功能的实现都需要不同的电压供电，而且要求电压稳定、可靠、高效，这也是电源管理面临的一个挑战。电源管理系统正在日趋复杂化，如何有效地管理多种电压，并且使之互不干扰，是电源设计中正面临的一个难题。
单纯追求高频化，会引起很大的噪声。电子信息设备用量的激增使得电磁干扰（EMI）问题日渐突出，而开关操作时产生的浪涌和噪声则是开关电源转换器的固有缺陷。采用部分谐振转换电路技术，既能大大的提升频率，又能够更好的降低噪声。尽可能降低噪声影响成为开关电源转换器的又一发展方向。
随着微处理器工作电压的下降，模块电源输出电压亦从以前的5V降到了现在的3.3V甚至1.8V，业界预测，电源输出电压还将降到1.0V以下。与此同时，集成电路所需的电流增加，要求电源提供较大的负载输出能力。同时，电源的输出指标，如纹波、精度、效率、启动时间、启动过程以及动态特性等，也得到进一步提升。开关电源的研究内容十分普遍，包括电路拓扑结构、动态问题（尤其是负载的大信号动态问题)、同步整流技术、控制技术和其它有关技术的研究，诸如布线、磁集成、新兴电容、封装和高频大功率器件等技术。从目前至今后一段时间内，它都是电力电子界的热点。
按照电力电子的习惯，电源可大致分为以下四类：整流（AC-DC），逆变（DC-AC），交流-交流直接变频（AC-AC），直流变换（DC-DC）[16]。DC-DC转换器已经实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并得到用户的认可，但AC-DC因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题[17]。DC-DC变换器又可大致分为低压降调节器（Low Dropout Regulator）、电荷泵（Charge Pump）和开关电源（Switching Power Supply）。
电源是一切电子设备的动力心脏，其质量的好坏直接影响电子设备的可靠性和安全性。而开关电源（Switch Mode Power Supplies，SMPS）是在电子、通信、电气、能源、航空航天、军事以及家电等领域应用十分普遍的一种电力电子装置，是经过控制开关晶体管导通和关断的时间比率来维持稳定输出电压的一种电源，近几年成为了电源市场的焦点之一，慢慢的受到人们的重视。与传统的线性电源相比，开关电源最大的优点是体积小、重量轻、效率高。强大的优势使其几乎席卷了整个电子界，同时，由于开关电源技术不断地创新，也为其提供了更广泛的发展空间。特别近年来随着便携式消费类电子设备市场快速成长，尤其是手机市场突飞猛进的发展速度，更是令厂商们对便携式电子设备趋之若鹜。便携式电子科技类产品的迅速增长是开关电源技术发展的主要推动力，然而随着便携式产品日益丰富的功能，如何设计可靠性好、体积小、重量轻、转化效率高（能延长电池的寿命）的电源转换电路成为便携式产品设计的重要任务[1~6]。
据FROST&SAULLIVAN公司的资料显示，1999年全球开关电源的规模从1992年的84亿美元猛增至166亿美元，平均年增长率为10%，这是作为电源和开关电源用户的计算机及其外围设备市场的持续不断的发展，通讯业的异军突起，促进了开关电源市场的日渐增长，使全球开关电源市场呈现出十分美好的前景[7]。据有关报道，2002年全球开关电源市场总收入达到100.9亿美元，这一数字在2009年可望攀升至l56.4亿美元[2]。日本和美国的电子工业和通讯工业很发达，因此对开关电源的需求量非常大。美国在2001年AC-DC开关电源48.6亿美元，DC-DC开关电源14亿美元，合计为62.6亿美元，其中用于通信方面的开关电源共21.98亿美元，占开关电源总量的35%[7]。
开关电源的体积、重量主要由储能元件（磁性元件和电容）决定。因此，开关电源的小型化实质上就是尽可能减小储能元件的体积。在一些范围内，开关频率的提高，不仅能有效地减小电容、电感以及变压器的尺寸，而且还可抑制干扰、改善电源系统的动态性能。因此，高频化是开关电源的主要发展方向。
同时，在模块电路设计中，采用0.35µm工艺，从功率级设计开始，详细讨论了元件类型的选择以及电路结构参数的确定。之后，配以简单的外围电路构成了Buck DC-DC转换器系统，并对其进行了功能仿真，Hspice仿真根据结果得出，该系统能稳定工作，并满足设计指标的要求。
关键词：PWM峰值电流模式；Buck DC-DC转换器；带斜坡补偿的振荡器
开关电源使用的元器件大大少于线性电源，因此提高了可靠性。电容、光电耦合器以及功率MOS等元器件的寿命决定开关电源的寿命。因此，要尽可能采用较少的元器件，提高集成度。另外，开关电源的工作效率高，会使自身发热减少、散热容易，以此来实现高功率密度、高可靠性。
开关电源芯片的另一发展的新趋势是在更小的硅片上集成更多功能特性，以更好的设计灵活性实现更强的系统用电性能，而不会增加成本。多个单一功能的电源器件组合的方法将会被类似PMU（电源管理单元）的芯片取代。
经过几十年来的持续不断的发展，开关电源技术有了重大进步和突破。高效率、小型化、集成化、智能化以及高可靠性是大势所趋，也是今后的发展方向。
国外开发电源管理芯片厂商很多，主要有IR、MAXIM、ST、TI、National等，他们产品非常成熟，可提供高质量、全系列的电源管理芯片，包括升压、降压、升降压，固定、可调输出，不同负载能力的芯片[9]。
目前，国内开关电源自主研发及生产厂商有300多家，形成规模的有十多家。国产开关电源已经占据了相当的市场，一些大公司如中兴通讯自主开发的电源系列新产品已获得广泛认同，在电源市场之间的竞争中颇具优势，并有少量开始出口[9]，然而其红火的表象难掩缺乏核心控制芯片技术的尴尬。国内开关电源厂家所用的电源管理芯片均由国外公司提供，由于没国内厂家能够参与竞争，芯片价格远高于成本数倍，使得开关电源整机成本比较高，大部分利润被核心芯片提供商剥夺，技术上受制于人，很难实现大的突破。因此开发具有自主知识产权的电源管理芯片，已是大势所趋、形势所迫[10]。
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