采用先整流滤波、后经高频逆变得到高频交流电压，然后由高频变压器降压、再整流 滤波的办法。这种采用高频开关方式进行电能变换的电源称为开关电源。开关电源具有体 积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点，代表着当今稳压电源的发展方向， 已成为稳压电源的主导产品。开关电源在效率、体积和重量等方面都远远优于线性电源， 因此已经基本取代了线性电源，成为电子设备供电的主要电源形式。只有在一些功率非常 小，或者要求供电电压纹波非常小的场合，还在使用线性电源。近几年来，随着半导体工 艺不断的精细化、封装技术和高频开关的普及化，模块直流转直流功率密度不断增大，开 关工作效率不断提高，用户应用更加便捷。在建设资源节约型、环保示范型社会的大背景 下，具有高效节能、安全环保、短小轻薄等方面优点的开关电源已经成为本学科一个重要 的研究热点。

2 开关电源设计的基础理论

2。1 开关电源工作的基本原理

开关电源的基本结构比较简单，其中核心部分是开关变换器，主要由功率开关管和高 频变压器组成。具体如图 2。1 所示。

图 2。1 开关电源的基本构成

从广义上说，凡用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转变为另一种形态的主 电路都叫做开关变换器；转变时用自动控制闭环、稳定输出并有保护环节则称为开关电源。 开关电源主要是利用电容元件与电感元件的储能特性，由于开关管的不停导通与关断，具 有较大电压波动的直流电流能量陆续经过开关管，并且以磁场能的形式暂时存储在电感 中，然后经过滤波器得到的连续能量传送给负载，得到了电压脉动小的直流，实现了电压 的转换。采用交-直的变换，能够高效地产生一路或多路高品质的稳定直流输出电压。开 关电源的基本结构比较简单，主要由以下 4 个部分组成。

(1)输入整流滤波电路，包括从交流电到输入整流滤波器的电路，用来消除来自电网 的各种干扰，也防止开关电源产生高频噪声向电网扩散而污染电网，将电网输入的交流电 进行整流滤波，同时为开关变换器提供波纹较小直流电压[1]。

(2)开关变换器，它包括功率开关管与高频变压器，它是开关电源的核心部分，它把 直流电压转换成高频交流电，经过高频变压器再变成所需要的隔离输出交流电压[2]。

(3)PWM 控制电路（PWM 调制器），包含振荡器、基准电压U REF 、误差放大器与 PWM

比较器，控制电路产生脉冲宽度调制信号，其占空比受反馈电路的控制[3]。 (4)输出整流滤波电路，将开关变换器输出的高频交流电压滤波得到需要的直流电压，

并且防止高频噪音对负载的干扰，电路原理与输入滤波电路相同。

2。2 开关电源电路常用拓扑结构论文网

高频开关变换器是电源核心部分，开关变换器的种类的选取将会影响整个功率器件耐 压程度等众多参数，也会对系统的其它某些部分产生相应的影响，因此高频开关变换器的

设计是很重要的一个环节。开关电源的主要部分是开关变换器，其常用的基本拓扑约有 14 种，每种拓扑都有其自身的特点和应用场合。在这里简单介绍开关电源功率变换器常用几 种拓扑结构及它们的基本工作原理[4]。

2。2。1 Buck 型变换器

Buck 变换器亦称降压式变换器，是最常用的一种变换器。它的特点有:U1 先通过开关 器件 S ,再经过储能电感 L 、U1 Ul U0 ，因为U0 U1 ，故称之为降压式，具有降低电压 的功能、输入电压与输出电压的极性相同、Buck  变化器的输出电压表达公式为：