数字电源具有体积小、易于集成、稳定性高、抗干扰能力强和控制方式灵活等优点,是近年来电源领域的研究热点。而控制器作为数字电源的关键模块,负责产生数字控制信号,其性能直接影响数字电源的稳定性和动态响应速度,因此研究高性能的控制器具有重要意义。本论文主要设计了一款用于提高数字电源动态响应速度的非线性控制器。首先,介绍了数字电源的基本工作原理,分析了Buck功率级、ADC和DPWM的传递函数。其次,使用增量式PID控制算法在离散域中进行了PID控制器的设计,使系统的相位裕度和截止频率等指标达到了系统动态响应速度和稳定性的要求;采用IIR滤波器直接II型结构完成了增量式PID控制器的结构设计,该结构可以节省延时单元也即节省电路面积;利用MATLAB模糊逻辑工具箱完成了模糊系统的设计,通过模糊系统对PID控制器的参数进行在线整定,以提高数字电源的瞬态响应速度和鲁棒性。最后,根据模糊系统输入量化因子及输入变量论域的取值,减小了控制查找表的大小,这样在不影响控制效果的同时可以节省硬件资源。本论文最终实现了模糊自适应PID控制器的HDL代码,并利用ModelSim和Simulink工具搭建了控制器数模混合仿真验证平台,验证结果是：当负载从15A阶跃到30A时,基于基本PID控制器的数字电源的瞬态响应时间为55μs,而基于模糊自适应PID控制器的数字电源的瞬态响应时间为151μs；稳态时输出电压纹波均为11.8mV,达到了设计指标要求。