随着电子产品的快速发展,如手机,平板电脑,可穿戴设备等,人们对于电源管理芯片性能的需求也越来越高。这类便携式电子产品都在向低压、低功耗和小型化的方向发展。为了减小面积,这类便携式设备通常只由单电源供电;为了降低功耗,电池两端的电压也在逐渐减小,如锂电池、镍氢电池等。然而,大多混合信号系统依然采用3.3/5 V的标准CMOS工艺,一般的电池无法提供足够的电源电压。因此,需要集成BOOST升压转换器到片上系统中,将较低的电源电压提高到系统所需的供电电压。本文设计了一种应用于便携式设备的BOOST升压转换器,输入电压范围为1.5~4.5 V,输出电压为5 V,最大负载电流为1 A,开关频率为1 MHz。在COT调制的基础上,设计一种固定频率COT调制模式,导通时间不再是一个固定的值,而是随输入、输出的电压变化而变化。CCM模式下开关频率恒定,DCM模式下开关频率随负载电流的减小而降低。在保留传统COT调制轻载高效,瞬态响应速度快的优点的同时,解决了因开关频率变化而引入的EMI问题,方便后续滤波电路的设计。本文首先阐述了BOOST转换器的基本原理,在传统COT调制的基础上,引入输入电压前馈环路与输出电压反馈环路,从而在CCM模式下实现恒定开关频率。在Simulink中分别对恒频COT异步电压模与电流模控制BOOST转换器进行行为级建模仿真,验证其功能的正确性。随后,详细讨论了转换器中一些关键模块的设计,如比较器,导通时间发生器,电感电流采样电路等。采用韩国东部0.18μm BCD工艺,基于Cadence Spectre平台对本文所设计的BOOST转换器进行仿真验证。仿真结果表明,恒频COT异步电压模具有最快的瞬态响应速度,但是开关频率变化有10%,最大转换效率为80%。恒频COT同步电流模的最大过冲电压为80 mV,恢复时间为50μs,整个工作范围的开关频率变化仅为3.5%,最大转换效率高达93.89%。本文所设计的恒频COT调制技术,轻载效率高,功耗低,瞬态响应速度快,能在不同的工作环境下快速响应,对便携式设备电源管理芯片的设计与应用有参考价值。