随着便携式电子设备的飞速发展,其设计复杂度不断增加,整机内部的单元模块越来越多,不同模块的供电要求以及供电电压等级通常是不同的。使用多个独立的单输入单输出开关变换器供电,会使得电子设备的体积增大、成本增加。采用单电感多输出（Single-Inductor Multiple-Output,SIMO）开关变换器技术可以解决这些问题,其输出支路共享一个电感,减少了电感数量以及多路输出系统的体积和重量,降低了成本,同时各条输出支路可以得到独立的控制。由于各条输出支路通过电感耦合在一起,当一条输出支路负载跳变时,会通过电感电流影响到其它输出支路的输出,造成交叉影响。交叉影响较轻时会影响变换器的稳态性能,严重时会影响变换器的稳定性;因此,研究SIMO开关变换器的交叉影响抑制具有重要意义。为了解决电感电流连续导电模式（Continuous Conduction Mode,CCM）SIMO开关变换器输出支路存在交叉影响的问题,以单电感双输出（Single-Inductor Dual-Output,SIDO）开关变换器为研究对象,提出了电流型控制技术;分析了不同电感电流变化趋势和开关时序条件下,电流型控制SIDO开关变换器的工作原理。以电流型控制CCM SIDO Boost变换器为例,建立其小信号模型,对控制环路的补偿器进行设计,并通过Bode图对交叉影响和负载瞬态性能进行理论分析。基于Routh-Hurwitz稳定性判据,计算得到系统稳定工作的条件。通过实验对理论分析进行验证,研究结果表明:电流型控制技术提高了SIDO开关变换器的负载瞬态响应速度,抑制了输出支路的交叉影响;输入电压和输出电压会影响电流型控制SIDO开关变换器的稳定性。针对电流型控制SIDO开关变换器的稳定性受输入输出电压范围限制以及每个控制环路均需要补偿器等问题,提出了无环路补偿器的CCM SIDO Buck变换器电压型变频控制技术。推导了不同开关时序的切换条件;从理论上分析了输出电容等效串联电阻（Equivalent Series Resistance,ESR）较小甚至为零时,电压型变频控制稳定工作的原因;推导了不同电感电流变化趋势时输出电容ESR的临界表达式。研究结果表明:电压型变频控制技术提高了CCM SIDO Buck变换器的负载瞬态响应速度,抑制了输出支路的交叉影响;不同于电压型变频控制单输入单输出开关变换器,理论上输出电容ESR对电压型变频控制CCM SIDO Buck变换器的稳定性没有影响,即ESR为零时,变换器仍能稳定工作。搭建相应的实验样机,通过实验验证了理论分析的正确性。考虑电压型恒定续流控制伪连续导电模式（Pseudo Continuous Conduction Mode,PCCM）-PCCM SIDO Buck变换器负载瞬态响应慢、输出支路仍然存在交叉影响等问题,提出了具有快速负载瞬态响应的PCCM-PCCM SIDO Buck变换器V~2恒定续流控制技术。推导了V~2恒定续流控制PCCM-PCCM SIDO Buck变换器的效率表达式,分析了不同负载条件下的效率变化情况:当输出支路负载不相等或者负载相等且均向轻载变化时,系统效率急剧降低。为了提高效率,提出了CCM-PCCM SIDO Buck变换器的V~2动态续流控制技术。分别建立了这两种控制技术的采样数据模型,得到电路参数变化时变换器的状态区域分布图。搭建相应的实验平台,对不同控制技术进行对比分析。研究结果表明:V~2恒定续流控制PCCM-PCCM SIDO Buck变换器的负载瞬态响应速度快,输出支路交叉影响小,但是输出支路轻载时的效率较低;V~2动态续流控制CCM-PCCM SIDO Buck变换器在维持快速负载瞬态响应、较小交叉影响的同时,提高了变换器输出支路轻载时的效率。最后,详细分析了电流型控制SIDO开关变换器在较宽的电路参数范围内变化时的动力学行为。根据电感电流不同的变化趋势,定义了相应的电感电流边界方程。在此基础上,建立了适用于不同电感电流变化趋势的归一化统一离散迭代映射模型,并推导出系统失稳、CCM-断续导电模式（Discontinuous Conduction Mode,DCM）转移时的边界线方程。详细分析了变换器在不同电感电流变化趋势下电路参数变化时的动力学行为,并给出了倍周期分岔和切分岔的理论依据。以电感电流呈“升-降-降”变化趋势为例,详细分析了斜坡补偿参数对变换器动力学行为的影响。研究结果表明:对于不同电感电流变化趋势,相同电路参数变化时,电流型控制SIDO开关变换器具有不同的分岔路由;引入斜坡补偿可以有效拓宽变换器的稳定工作范围,并使CCM工作区间增大。给出了双参数条件下变换器的状态空间分布图,为电流型控制SIDO开关变换器的参数设计提供理论指导。相应的实验结果验证了理论分析和离散迭代映射模型的正确性。