随着微控制器、现场可编程门阵列和模数转换器的流行和低成本化,以及消费和工业市场对电源性能要求的提升,数字开关电源相关产品受到越来越多的重视。相较于模拟DC-DC转换器,数字DC-DC转换器的性能受限于控制算法运行时间、模数转换器速率和数字脉宽调制器的分辨率等因素,造成了硬件成本和转换器性能之间的矛盾。如何在不增加系统硬件成本的条件下,提升转换器的动静态性能,是当前研究的热点。本文首先利用状态空间平均法推导了Boost型转换器的小信号传输函数,分析了已有控制方法的特点及存在的问题,在此基础上本文提出了预测峰值电流控制算法,该算法采用双环控制的方式,外环控制精度,通过输出电压的误差计算得到内环的参考电流,内环控制速度,通过电流的误差计算出占空比。当扰动发生时,算法仅需两个周期就可以将电感电流调整至参考电流,具有较高的响应速度。针对传统电流模式中存在的次谐波振荡问题,通过控制点和调制方式相配合的方法,不仅能有效地避免次谐波振荡,还可以增加数字脉宽调制的分辨率,而无需复杂的斜坡补偿算法。最后提出一种电流观测器,替代了传统数字电流控制所需的复杂昂贵的电流传感器。然而由于开关器件和电感上寄生参数的存在,使得电感电流不能被准确观测。而且电流观测器抵消掉了外环比例积分(PI)控制器的积分环节,会给输出电压带来稳态误差,本文提出了相应的补偿算法,不仅消除了输出电压的稳态误差,并且提高了观测电流的精度。仿真和实验结果表明,本文提出的基于电流观测器的预测峰值电流算法可以有效地消除次谐波振荡,相较于传统的数字PID控制器能够同时极大提升负载响应速度。在对寄生参数进行补偿之后,不仅可以消除输出电压的稳态误差,而且使电感电流可以被准确观测,稳态时电感电流估计误差值小于5%,说明电流观测器的效果能够满足实际应用需求。