随着CMOS工艺特征线宽的不断减小,数字电路的集成度也越来越高,其所能完成的功能也越来越复杂。电源领域长期以来由模拟方案主导,但随着数字电路(如DSP和MCU等)功能日益强大且成本不断降低,人们试图用数字技术来设计电源产品。经过多年的努力,数字电源逐渐崭露头角,具有了传统模拟电源产品无法代替的独特性能。在此背景下,数字电源研究逐步深入,并试图去发现数字技术在电源领域更多的独特优势,促成电源技术革命性的进步。本论文着重从控制算法及模块电路实现两方面论述了作为电源领域重要组成部分的直流直流(DC-DC)转换器的数字化设计,其中既有前人的宝贵成果,也有继承之后的若干创新之处。作为理解数字环路直流直流转换器的必要基础,本论文首先介绍了直流直流转换器的相关理论。主要介绍了各种输出级拓扑结构,环路控制方式,电感电流状态,脉冲调制方式,并给出了主要的性能指标。在此基础上,论文开始论述数字环路直流直流转换器的基本理论,包括架构和主要模块,以及环路特性,并分析了数字技术在电源领域的几项独特优势。同时论文也指出了还未克服的问题和不太合适的应用领域。接下来一章论文分析了数字环路直流直流转换器的各种性能优化技术。着重论述了对转换器最主要指标转换效率的优化方法。首先对开关死区时间和开关频率的最优值存在进行了理论分析,进而可以发挥数字技术最优工作点获取的优势达到最优设计。接着又分析了在轻重负载间自动切换脉冲调制方式达到全负载条件下的效率最优化。紧接着又论述了对环路稳定性,输出纹波及瞬态相应这三项动态指标的数字化的优化方法。然后论文又分三章本别介绍了数字技术在单输出,多输出和多相直流直流转换器中的应用。每章都先介绍了相应转换器的特点和技术难点,以及现有的解决方法和这些方法的缺点,然后给出新的数字解决方法并讨论了优点和适用范围。作为最为直接的验证,论文给出了降压型直流直流转换器的芯片级实现,包括电路,版图和仿真测试,并分析了存在的问题和可能的改进。在篇末给出了论文的总结,并展望了以后在LED驱动电路,光伏电池以及交流适配器方面可能开展的电源数字化工作。