随着数字芯片的迅猛发展,为其供电的传统的模拟开关电源设计愈加捉襟见肘,亟待将开关电源进行改革,实现开关电源数字化以应对各类芯片的供电需求。本文主要介绍数字化DC-DC开关电源的结构和原理,并着重分析数字反馈回路中DPWM模块的参数指标和极限环现象;此基础上,本文介绍了几类常见的DPWM技术,通过原理分析和实验仿真进行行为级建模,总结各个方法的优缺点和适用性,并给出本文汇总的六类DPWM设计方法的仿真波形加以佐证;此后,本文借鉴了辗转相减算法设计了一款新型二阶延迟链混合型DPWM,其时钟频率62.5Mhz、开关频率1Mhz,通过算法实现利用7ns和3ns的延迟单元达到1ns精度PWM输出,从而输出10-bit精度的PWM波形。同时通过对该技术进行深度研究、对其中的编码模块Decoder进行补充改良,进而添加了相应的补偿机制,不仅可以有效减少平均误差率,而且适用于PID高位全为0的极端情况。其算法误差率减小至0.05%。最后仿真结果表明:在正常工作和极端情况下,该技术均可以实现用低分辨率模块实现高分辨率PWM输出的目的,体现该算法的合理性和优越性。本文进而研究DPWM技术的应用,搭建数模混合的开关电源管理系统。利用MPI接口技术实现DPWM输出与外界MPU即时通信;利用功率驱动管分段采样技术和运算放大器实现系统输出电流和输出电压的精确控制。基于此,使用Cadence对实际电路进行计算器仿真验证,结果表明:电流采样模块功能正常,响应速度快,在20uA/A的精度要求下,误差率在±5%以内;同时电压监控模块功能正常,在输入电压为20V时过压锁定,启动电源保护,同时该电路存在一个0.6V的迟滞窗口用以避免在反转点产生震荡,提高电路稳定性。最后,本文利用0.18um BCD工艺实现总体拓扑,对其中重要的电路模块进行版图设计,并利用Hspice进行系统后端仿真。仿真结果表明整个系统可以在12V的输入下,稳定输出2.5V电压,其输出纹波不大于200mV;采样电流将输出电流采样1/50000后,在DPWM波形发生信号翻转时也可有效进行电流跟随,其采样误差率为3.36%左右,符合设计要求。