DC-DC变换器近年来被广泛应用在服务器设备的备用电源、汽车控制系统、PC电源中。在相同的电池容量下如何延长电池电源的工作时间成为研究的方向。目前主要的方法有1)增加DC-DC变换器的输入电压范围,可以让系统在更低的输入电压条件下继续工作;2)提高DC-DC变换器的效率。另外应用系统对电源的要求越来越高,对DC-DC变换器输出电压的动态响应和纹波要求也变越来越高。基于这些应用需求本文提出了一款具有宽输入电压范围、高效率、小动态干扰、输出电压纹波稳定且在模式切换时能够平滑过渡的同步4管DC-DC升降压变换器。相比于传统的反相升降压变换器,本文提出的同步4管DC-DC升降压变换器输入与输出电压同相,因此在芯片内部不需要产生负基准电压,同时也不需要在变换器与应用电路之间加入反相器,可以有效地增加升降压变换器的应用范围;同时,与传统的同步4管升降压变换器相比,本文提出的变换器采用三模式控制,可以根据输入电压值进行分段控制,减少开关动作的频率,从而提高整个输入范围内变换器的效率。并且在各个模式之间加入了迟滞控制,避免各模式之间频繁切换引起的输出电压纹波恶化;本文提出的变换器仅需要一个PWM比较器和一个误差放大器,可以简化变换器的控制架构;本文提出的变换器通过加入直流失调电压模块,可以减小模式切换时产生的动态干扰,稳定输出电压。本文首先介绍了传统同步4管DC-DC升降压变换器的基本原理,在此基础上提出了三模式高效同步4管DC-DC升降压变换器的基本架构,分析了高效同步4管DC-DC升降压变换器的工作模式、调制方式及控制方式。然后对高效同步4管DC-DC升降压变换器的关键问题进行分析,给出变换器的基本架构和环路分析,确定变换器典型应用下的各种参数及典型应用电路。本文采用0.18BCD工艺实现电路设计,采用Cadence Spectre仿真工具对模块电路及系统电路进行仿真验证,结果表明,变换器在模式切换时能够平滑过渡且输出电压纹波稳定。设计需求:输入电压2.7V～36V、输出电压3.3V～40V、最大负载电流2A、输出电压纹波?1%V_out、负载阶跃引起的输出电压跳变?10%V_out、开关频率1MHz、瞬态响应时间小于300us。