編者按：此係列文章是陶顯芳老師撰寫的《開關電源工作原理與設計》一書的部分內容
，陶老師因為工作繁忙
，全書尚未完稿，這是該書的第一章。陶老師在授權電子元件技術網發表的時候特別指出：希望工程師朋友閱讀過後多提寶貴意見
，陶老師將參考大家的意見和建議完善這本書的寫作。謝謝大家的支持和閱讀！


幾種基本類型的開關電源
顧名思義，開關電源就是利用電子開關器件（如晶體管、場效應管、可控矽閘流管等），通過控製電路，使電子開關器件不停地“接通”和“關斷”
，讓電子開關器件對輸入電壓進行脈衝調製，從而實現DC/AC、DC/DC電壓變換

，以及輸出電壓可調和自動穩壓。

開關電源一般有三種工作模式：頻率、脈衝寬度固定模式
，頻率固定、脈衝寬度可變模式，頻率、脈衝寬度可變模式。前一種工作模式多用於DC/AC逆變電源，或DC/DC電壓變換；後兩種工作模式多用於開關穩壓電源。另外，開關電源輸出電壓也有三種工作方式：直接輸出電壓方式、平均值輸出電壓方式、幅值輸出電壓方式。同樣，前一種工作方式多用於DC/AC逆變電源，或DC/DC電壓變換；後兩種工作方式多用於開關穩壓電源。

根據開關器件在電路中連接的方式，目前比較廣泛使用的開關電源
，大體上可分為：串聯式開關電源、並聯式開關電源

、變壓器式開關電源等三大類。其中
，變壓器式開關電源（後麵簡稱變壓器開關電源）還可以進一步分成：推挽式、半橋式、全橋式等多種；根據變壓器的激勵和輸出電壓的相位，又可以分成：正激式、反激式、單激式和雙激式等多種；如果從用途上來分，還可以分成更多種類。 

下麵我們先對串聯式
、並聯式、變壓器式等三種最基本的開關電源工作原理進行簡單介紹
，其它種類的開關電源也將逐步進行詳細分析。

串聯式開關電源
串聯式開關電源的工作原理

圖1-1-a是串聯式開關電源的最簡單工作原理圖
，圖1-1-a中Ui是開關電源的工作電壓
，即：直流輸入電壓；K是控製開關，R是負載。當控製開關K接通的時候，開關電源就向負載R輸出一個脈衝寬度為Ton
，幅度為Ui的脈衝電壓Up；當控製開關K關斷的時候，又相當於開關電源向負載R輸出一個脈衝寬度為Toff，幅度為0的脈衝電壓。這樣，控製開關K不停地“接通”和“關斷”，在負載兩端就可以得到一個脈衝調製的輸出電壓uo 。

圖1-1-b是串聯式開關電源輸出電壓的波形
，由圖中看出，控製開關K輸出電壓uo是一個脈衝調製方波，脈衝幅度Up等於輸入電壓Ui，脈衝寬度等於控製開關K的接通時間Ton，由此可求得串聯式開關電源輸出電壓uo的平均值Ua為：







式中Ton為控製開關K接通的時間，T為控製開關K的工作周期。改變控製開關K接通時間Ton與關斷時間Toff的比例，就可以改變輸出電壓uo的平均值Ua 。一般人們都把 稱為占空比（Duty）
，用D來表示
，即：



或
串聯式開關電源輸出電壓uo的幅值Up等於輸入電壓Ui，其輸出電壓uo的平均值Ua總是小於輸入電壓Ui，因此，串聯式開關電源一般都是以平均值Ua為變量輸出電壓。所以
，串聯式開關電源屬於降壓型開關電源。

串(chuan)聯(lian)式(shi)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)也(ye)有(you)人(ren)稱(cheng)它(ta)為(wei)斬(zhan)波(bo)器(qi)
，由(you)於(yu)它(ta)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)簡(jian)單(dan)，工(gong)作(zuo)效(xiao)率(lv)很(hen)高(gao)

，因(yin)此(ci)其(qi)在(zai)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)控(kong)製(zhi)方(fang)麵(mian)應(ying)用(yong)很(hen)廣(guang)。例(li)如(ru)，電(dian)動(dong)摩(mo)托(tuo)車(che)速(su)度(du)控(kong)製(zhi)器(qi)以(yi)及(ji)燈(deng)光(guang)亮(liang)度(du)控(kong)製(zhi)器(qi)等(deng)，都(dou)是(shi)屬(shu)於(yu)串(chuan)聯(lian)式(shi)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)應(ying)用(yong)。如(ru)果(guo)串(chuan)聯(lian)式(shi)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)隻(zhi)單(dan)純(chun)用(yong)於(yu)功(gong)率(lv)輸(shu)出(chu)控(kong)製(zhi)，電(dian)壓(ya)輸(shu)出(chu)可(ke)以(yi)不(bu)用(yong)接(jie)整(zheng)流(liu)濾(lv)波(bo)電(dian)路(lu)
，而(er)直(zhi)接(jie)給(gei)負(fu)載(zai)提(ti)供(gong)功(gong)率(lv)輸(shu)出(chu)；但如果用於穩壓輸出
，則必須要經過整流濾波。

串聯式開關電源的缺點是輸入與輸出共用一個地
，因此，容易產生EMI幹擾和底板帶電，當輸入電壓為市電整流輸出電壓的時候，容易引起觸電
，對人身不安全。