数字开关电源克服了模拟开关电源中补偿器的模拟器件易受外界干扰、无法进行状态跟踪等弊端,已成为开关电源发展的一大趋势。开关电源的控制一直是电源设计的研究热点,目前常用的控制方法除了有单环的电压控制,双环的峰值电流控制、V~2控制等传统控制方法外,还有模糊控制、滑模变结构等基于数字控制的新型控制方法,两者相比,新型控制方法只是控制算法更加精确灵活,其在电源上的应用还未能突破双反馈环路的限制,对动态特性上的改进有限。三环的V~2C控制能突破双反馈环路的限制,有更好的动态性能,自2005年提出后,研究多为软件仿真,硬件验证和应用少,且都为模拟控制,目前还没有对其数字控制的研究。基于此,本文研究设计一种V~2C控制的数字开关电源,旨在使得数字开关电源在受到负载变动后有更良好的抗干扰动态特性。本文采用的是基于连续系统的间接设计方法。建立了电压控制、峰值电流控制、V~2控制以及V~2C控制的Buck变换器的小信号模型,使用Matlab进行仿真对比,验证了V~2C控制具有更好的抗干扰动态特性。分析了时间量化和幅值量化的影响,建立了数字的V~2C控制Buck变换器的环路小信号模型,并针对模型中未考虑零阶保持器的影响,对比了几种连续系统设计的离散等效方法,选取w变换设计法进行改善。通过对比离散PID控制和零极点补偿法,认为离散PID控制并不能准确对考虑电容等效串联电阻时的数字V~2C控制Buck变换器进行控制补偿,采用零极点补偿法求出数字补偿器后,进行硬件电路设计和软件系统设计。硬件电路设计包括了主控芯片的最小系统设计、PWM的MOS管驱动电路设计、辅助电源设计、信号调理电路设计以及OLED电路设计。软件系统设计包括了整个系统的控制流程以及部分重要代码配置说明、离散补偿器的程序化等。最后,在确保Buck开环电路的参数选择合理后,对几种控制方法下的Buck电路进行仿真,数据显示V~2C控制在负载突变后兼顾了超调量小,恢复时间短的良好抗干扰特性;硬件实测数字电源的电压纹波为10.955mV,上升时间为120μs,输出电压5A至1A变载的超调量为14mV,1A至5A变载的超调量为12mV,负载突变恢复时间为104μs,带载1A-5A的电源效率都在85%以上,在3A时效率最高,为91.34%。实测结果验证了软件的仿真结果,达到了设计的预期指标。