传统的线性电源由于体积和重量都比较大，同时电源转换的效率不高等缺点而逐渐被体积小、重量轻、效率高、功率密度大、功率因数高和可靠性高等优点的开关电源所取代。目前，开关电源被广泛应用于计算机、通讯和家用电器等需要能源变换的场合，随着电力电子技术和控制技术的发展，开关电源得到了快速发展，经过变换的电能，才能符合使用的需要。本文首先研究基本的开关电源拓扑结构—Buck变换器。Buck变换器具有将输入直流电压变换成输出直流电压，并且输出电压低于输入电压，实现了DC-DC降压变换。分析Buck变换器稳态情况下在电流连续导通模式和电流断续导通模式下工作原理并推导电压传输特性。分析Buck变换器电感量选取与电流纹波的关系，电容量选取与输出电压纹波的关系并通过仿真进行验证。然后，采用状态空间平均法建立Buck变换器小信号数学模型。通过Buck变换器可以确定开关变换器的电压、电流和小信号传递函数，等效电路模型可以理解开关变换器的物理工作过程。开关变换器输入电压的扰动瞬态响应通过输入电压的传递函数来进行分析，对于输出负载的扰动的动态响应通过开关变换器的输出阻抗来进行分析，建立Buck变换器开环传递函数并分析系统的稳定裕度，通过补偿网络来改善开关变换器的稳定性及动态响应，通过MATLAB仿真验证所提出的数学模型的正确性和有效性。针对实际的Buck变换器输入和输出参数的要求，设计滤波电感和滤波电容，从而满足电感电流纹波和输出电压纹波的要求，提出并建立Buck变换器OrCAD仿真模型，通过仿真验证滤波电感和滤波电容设计的正确性。最后，为了减小Buck变换器输入、输出电容上的电流纹波，提高负载变化时的抵抗扰动的动态响应速度，提出并建立Buck变换器交错并联OrCAD仿真模型，验证交错并联Buck变换器提高变换器的效率、减小电容的输出纹波是有效的。