当今,随着现代微电子技术的发展,电子类产品在生活中的作用越来越多。电源管理芯片（Power Management Integrated Circuits,PMIC）,作为电子产品的重要部分,与电子科技的发展密不可分。Buck路作为PMIC中DC-DC变换器的重要结构,在近年来广受关注。随着芯片集成度的不断提高,多相Buck变换器因它功率密度更大,应用环境更加宽泛灵活,是现在PMIC领域内研究的热点。因需要兼顾变换器整体的输出特性和通路间的同步调整,以及两种反馈环路在同一个变换器系统中相互影响,多相Buck的控制方法是研究难点。设计中,关于系统导通时间调整的同步控制往往局限在较小的频率范围内,并且常按保证稳定性最差的频率设计,这限制了芯片工作在其他同步频率下的性能。目前,也少有模型对多相Buck变换器频率同步调整进行描述,相关设计缺乏理论指导,难以精确地设计同步控制环路的带宽。本文利用描述函数法对PLL频率同步COT控制的多相Buck变换器频率同步控制进行深入理论分析,并建立出等效小信号模型,根据模型给出多相Buck频率同步控制设计准则。依据模型和设计准则,本文提出自适应频率同步技术的控制技术改良方案,以此实现了对多相Buck中频率同步PLL带宽的精准设计,在增强系统稳定性的同时,提升变换器在各个同步频率工作点上的性能。本文提出双路径补偿通路PLL频率同步COT控制的新电路架构,能方便地实现PLL频率同步Buck系统中补偿零点位置随频率的精确调整,以此实现自适应频率同步,大大拓宽了多相Buck变换器频率同步控制范围。本文具体介绍多相Buck变换器中自适应频率同步COT的电路实现方法,以及零点补偿快速通路等具有创新性的子模块电路。最后,基于0.18μm的BCD（Biplor-CMOS-DMOS）工艺,本文设计出一款PLL频率同步谷值电流模COT控制3A双通路Buck变换器芯片,并根据理论分析完成自适应频率同步改良。并通过Simulink对自适应频率改良后整体系统仿真验证。通过Hspice仿真验证所设计的芯片输入电压可调节范围能达3.6-20V,输出电压调节范围能达0.6-5.5V,单通路最大电流3A,一般工作情况效率可达90%,而输入频率同步范围可以拓宽到1-10MHz,实现稳态下稳定的频率锁定功能和瞬态下快速响应。完成该芯片的版图设计,以及后仿真验证。