DC-DC变换器是一个复杂系统,具有多尺度特性。通常,宏观尺度描述的是电路的整体工作原理,而微观尺度则主要涉及电路元器件的机理模型。仅在宏观尺度上的建模不能反映器件内部效应对整体电路的影响,而在微观尺度上建模则不能展示电路的工作特性。因此,综合分析不同尺度之间的相互影响,建立多尺度统一的模型对于DC-DC变换器的分析具有重要意义。为了获得DC-DC变换器状态变量在电路级和器件级尺度下的解析解,本文提出了一种基于功率半导体器件机理模型的DC-DC变换器多尺度建模方法。该方法将微观尺度下的器件机理与宏观尺度下的电路模型相结合,采用连续开关拟合函数取代传统分段开关函数,建立了以非线性连续函数描述的DC-DC变换器的多尺度统一数学模型。与目前广泛应用的单一尺度电路模型相比,该模型包含了电路中器件级尺度的特性,因而能更准确地描述电路的实际工作情况;并且,采用等效小参量法求解所建立的非线性数学模型,可以快速获得变换器系统状态变量稳态时的近似解析解。本文主要完成了以下工作:1.分析了电力电子器件的机理模型,将多尺度的概念引入DC-DC变换器的建模过程当中,建立了开关变换器宏观和微观尺度相结合的多尺度模型。针对开关器件在开通过程中电压变化连续的特点,提出了一种以连续平滑开关拟合函数取代传统分段线性开关函数的建模方法,从而更好地描述开关器件的开通和关断过程。2.以工作在电感电流连续模式（Continuous Conduction Mode,CCM）的Boost变换器为例,分别建立了其开环和闭环运行状态下的非线性多尺度模型,然后采用等效小参量法进行推导求解,得出了变换器状态变量的稳态近似解析解的表达式。本文方法所得到的近似解析解与MATLAB数值仿真及实验测试结果相吻合,表明所提出的多尺度建模方法能准确有效地分析CCM运行的变换器的稳态特性。3.进一步将上述建模方法推广至以电感电流断续模式（Discontinuous Conduction Mode,DCM）运行的Boost变换器的分析中。根据变换器DCM运行的工作模态分析,重新推导了其在多尺度模型下各开关占空比之间的关系,提出了一种多模态运行变换器的建模方法。该方法采用一个同时考虑开关上升沿和下降沿的平滑拟合函数来表征变换器的运行特点,从而建立了Boost变换器DCM运行时的多尺度非线性数学模型,同样可采用等效小参量法进行求解,获得其状态变量的稳态近似解析解的表达式。进而,将本文方法所得的解析结果分别与仿真和实验测试结果进行对比分析,三种方法所得结果非常接近,表明所提出的多尺度建模方法同样能准确有效地用于DCM工作的变换器的稳态特性分析。上述CCM和DCM工作的Boost变换器中的分析实例表明,本文所提出基于功率半导体器件机理模型和非线性连续函数的建模方法能准确有效、快速获得DC-DC变换器稳态运行时状态变量近似解析解的表达式;并且,变换器工作模态的增多并没有增加所建立模型的复杂度。因而,本文方法可以进一步推广到高阶DC-DC变换器的建模与分析中。