相比于模拟控制器,数字控制器不易受到噪声、老化、温度、湿度和工艺参数变化等影响,同时具有灵活性、可编程性等优点。因此,数字控制技术在DC-DC变换器领域受到广泛的关注。然而,与模拟控制的DC-DC变换器相比,数字控制的DC-DC变换器的数字控制环路存在延时,使得变换器系统产生相位滞后。为了保证变换器系统的稳定性,就不得不降低变换器系统的单位增益带宽,从而降低了 DC-DC变换器的瞬态性能。本文基于双倍过采样和自适应预测PID控制相结合的方案,设计了一种高瞬态性能的数字控制Buck型DC-DC变换器。采用双倍过采样降低数字脉冲宽度调制器调制过程的延时,采用自适应预测控制消除模-数转换过程和数字控制器计算、处理过程的延时。本文首先根据Buck变换器的状态空间平均模型以及数字控制环路中各模块的功能建立补偿前的传递函数模型;然后,将所设计的Buck型DC-DC的复频域传递函数化为离散域传递函数,并用Matlab/sisotool对数字PID控制算法的参数进行整定;最后,根据整定得到的PID参数确定自适应预测算法中的参数值。本文基于Matlab/Simulink进行系统仿真,基于FPGA的测试平台进行测试。仿真结果和测试结果都表明,相比于采用自适应预测控制的方案和采用双倍过采样的方案,采用双倍过采样与自适应预测控制相结合的方案可以使数字控制Buck型DC-DC变换器获得更高的瞬态性能。在测试中,当负载电流在0.5A和1A之间跳变时,所设计的Buck型DC-DC变换器的瞬态恢复时间不超过102μs,过冲电压不超过120mV;启动过程的建立时间为142μs,超调量为0;最大稳态误差为1.12%,输出电压纹波为30mV,线性调整率为1.12%,负载调整率为0.56%,均满足设计指标的要求。