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便携式电子产品、LED照明技术等的快速发展,对供电电源的体积、成本和效率提出了越来越高的要求。单电感多输出（single-inductor multiple-output,SIMO）DC-DC变换器通过一个电感实现多路输出,减少了电感元件数量,从而减小了变换器体积、降低了制作成本、提高了系统效率,近年来得到了广泛关注。本文以工作于电感电流连续导电模式（continuous conduction mode,CCM）的单电感双输出（single-inductor dual-output,SIDO）Buck变换器为研究对象,围绕其纹波控制技术、交叉影响问题、稳定性以及在多路LED驱动电源的应用展开研究。相比于峰值电流（peak current mode,PCM）控制CCM Buck变换器,PCM控制SIDO CCM Buck变换器多一个电感电流参考电流,因而具有更多的电感电流边界和更复杂的工作模式。为分析电路参数变化对PCM控制SIDO CCM Buck变换器稳定性的影响,以PCM控制SIDO CCM Buck变换器的参考电流差值的临界状态为划分依据,分析不同参考电流差值条件下的电感电流边界,从而清楚划分电感电流的工作模式。采用离散迭代建模方法,针对每一种工作模式,建立1-D离散迭代模型,进而建立统一1-D离散迭代模型。在此基础上,采用分岔图和Lyapunov指数分析参考电流差值、电感电流初值及输入电压变化对变换器稳定性的影响,并确定参考电流差值、输入电压稳定边界和电感电流初值稳定域。为减小PCM控制SIDO CCM Buck变换器输出支路间的交叉影响,基于电容电流快速反映负载变化的特点,提出电容电流纹波（capacitor current ripple,CCR）控制SIDO CCM Buck变换器。分析CCR控制SIDO CCM Buck变换器的工作原理和工作模态,采用状态空间平均方法,建立其小信号模型;基于交叉影响传递函数,对比分析CCR与PCM控制SIDO CCM Buck变换器输出支路间的交叉影响。此外,采用离散迭代建模方法,建立CCR控制SIDO CCM Buck变换器的离散迭代模型;基于分岔图和特征值轨迹,揭示变换器的动力学行为,分析控制参数变化对负载稳定范围的影响规律和一路负载参数变化对另一路负载稳定范围的影响规律;在此基础上,给出负载参数稳定边界和稳定域。为拓宽CCR控制SIDO CCM Buck变换器的负载稳定范围,并保证变换器输出支路间具有较小的交叉影响,提出电容电流-电容电压纹波（capacitor current and capacitor voltage ripple,CCVR）控制SIDO CCM Buck变换器。分析CCVR控制SIDO CCM Buck变换器的工作原理和工作模态,采用离散迭代建模方法,建立其统一离散迭代模型;基于分岔图,对比分析CCVR与CCR控制SIDO CCM Buck变换器的负载稳定范围。此外,采用状态空间平均方法,建立CCVR控制SIDO CCM Buck变换器的小信号模型;基于交叉影响传递函数,对比分析CCVR与CCR控制SIDO CCM Buck变换器输出支路间的交叉影响。将SIDO CCM Buck变换器拓展至恒流输出变换器,应用于多路LED驱动电源,提出PCM控制SIDO CCM Buck LED驱动电源。分析PCM控制SIDO CCM Buck LED驱动电源的工作原理,采用状态空间平均方法,建立其小信号模型,推导开环控制-输出传递函数、开环控制-电感电流传递函数、控制-输出环路增益传递函数和交叉影响传递函数。基于开环控制-输出传递函数和控制-输出环路增益传递函数,设计控制电路的控制参数;基于交叉影响传递函数,分析输出电流参考电流和控制参数变化时输出支路间的交叉影响规律。最后,设计实验电路验证理论分析的正确性。