数字DC-DC变换器由于其效率高、温升小等优点成为电源领域中重要的一员并正在逐渐取代小功率线性电源。随着电源技术发展,DC-DC变换器对其控制算法的性能提出了更高的要求,这导致传统PID控制算法逐渐被取代。神经元作为神经网络的基本单元结构简单并且拥有神经网络的学习能力,将单神经元与PID结合形成的智能PID算法,能够有效弥补传统PID控制的不足。而由于FPGA并行运行的特性使其适合设计含有大量复杂运算的智能算法,近年来在DC-DC变换器的控制器中FPGA的地位也逐渐巩固。论文研究并设计了一款基于FPGA的改进式单神经元自适应PID控制的Buck型DC-DC变换器,主要工作如下:(1)分析了DC-DC变换器中的Buck型电路的工作原理,使用状态空间平均法对Buck功率级进行建模,推导其传递函数并使用MATLAB对Buck功率级进行开环仿真,根据仿真与设计要求选取合适的元器件搭建了硬件实验平台。(2)通过研究传统PID的结构与原理指出传统PID控制的不足,由此引出单神经元自适应PID控制算法,同时将专家控制与单神经元算法相融合形成改进式单神经元自适应PID控制算法。随后在MATLAB中编写三种算法的仿真文件并进行对比仿真研究,仿真结果表明改进式单神经元自适应PID控制算法拥有更快的响应速度与更好的平稳性。(3)将FPGA作为数字DC-DC变换器的主控制器,以QuartusⅡ为开发平台进行FPGA的软件开发,根据设定指标与仿真结果选择了合适的FPGA数据类型与运算方式,将整个Buck的软件控制系统分为AD采样模块、DPWM模块与智能PID算法模块,使用Verilog硬件编程语言实现了以上三个模块。(4)在此基础上进行了所设计的Buck型DC-DC变换器稳态与动态性能测试。在开关频率为200kHz,12V的典型输入电压,输出电压为3.3V,额定电流为1A的设定条件下,测试结果为:系统输出电压稳定在3.342V,稳态误差约为1.3%,纹波系数为1.2%,系统上电调节时间在250μs左右,启动过程基本无超调,在负载突变的情况下恢复时间在150μs,电源的动态与稳态性能均达到了设定目标。