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近年来,手机、电脑、数码相机等各种电子产品的广泛应用,促进了电源管理模块的迅速发展。而数字控制电源凭借数字控制相对模拟控制的众多优点,得到了越来越多设计者的青睐。由于数字控制电源系统中的模数转换器(Analog-Digital Converter, ADC)和数字脉宽调制器(Digital Pulse Width Modulator, DPWM)模块存在量化效应,很可能使得系统出现极限环振荡(Limit Cycle Oscillation, LCO)现象,从而影响电源系统的稳态和瞬态性能。本文以数字PID控制的DC-DC buck变换器系统为研究对象,首先用状态空间平均法对DC-DC buck变换器进行系统建模,推导出系统的平衡点表达式,指明了系统出现极限环振荡的根本原因；其次详细分析了DPWM的位数和ADC的位数相等、高1位和高2位三种情况下,系统出现极限环振荡的具体情形以及PID参数对极限环振荡的具体影响,得到了极限环振荡的振幅、周期表达式以及相应的PID参数满足的条件：最后进行了相应的simulink仿真和FPGA测试。本文研究发现DPWM的分辨率相对ADC的越高,系统越不容易出现极限环振荡。而适当增大Kp有助于系统稳定,增大Ki容易导致系统出现极限环振荡,甚至引起系统发散。但是,系统在满足DPWM分辨率比ADC分辨率高2位的情况下,适当增大Kp减小Ki系统就很难出现极限环振荡,这对于DC-DC变换器系统中的数字PID控制器的设计,以及其他相关数字控制器的设计具有了重要的指导意义。