动态电压频率调节（Dynamic Voltage and Frequency Scaling,DVFS）是一种在满足性能需求的前提下,通过动态调节电压和时钟频率来降低功耗的技术。当工作在更宽的电压范围下,DVFS技术会使芯片获得更高的能效。然而,在宽电压调节范围下,电路在不同工作点的设计裕量及工作点间切换的代价会更高。论文面向宽工作电压范围,设计了结合片内电源轨切换和片外DC-DC调压的混合DVFS调节策略,完成了DVFS控制器的设计,并基于RISC-V处理器完成了验证系统的开发。首先,研究了宽电压范围的双电源轨切换技术。在分析了处理器在VDD/2到VDD电压范围间的电源轨切换时的电压噪声变化的基础上,设计了基于可配置开关速度的电源门控电路和基于短脉冲检测的时钟门控电路来减小切换噪声,并完成了双轨切换调压电路的设计。仿真结果表明,所设计的双轨切换方法在VDD/2到VDD的宽电压范围下切换速度在80ns/V-120ns/V之间,较传统方法有了显著提升。其次,完成了DVFS控制器的设计。其中,基于时钟频率快速切换技术设计了调频电路,基于片外DC-DC调压芯片的控制方法设计了片外调压控制电路,基于两种调压方式的混合调节策略设计了功耗管理电路。DVFS控制器的仿真结果表明,一个32位加法器在混合调节方法下的能耗延时积（Energy-Delay Product,EDP）比单独片外DC-DC调节时降低了29.74%。最后,基于上述DVFS控制器,设计了它与RISC-V处理器的接口,并搭建了含DVFS控制器的RISC-V SOC系统。采用TSMC 28nm工艺,通过UPF（Unified Power Format）低功耗设计方法,完成了SOC的多电压域设计和物理实现。二维卷积测试程序表明,DVFS控制器的接口电路功能正确,SOC系统在程序控制下正确完成了电压频率的调节。