、可控硅闸流管等），经过操控电路，使电子开关器材不停地“接通”和“关断”，让电子开关器材对输入电压进行脉冲调制，然后完成DC/AC、DC/DC电压改换，以及输出电压可谐和主动稳压。
开关电源一般有三种作业形式：频率、脉冲宽度固定形式，频率固定、脉冲宽度可变形式，频率、脉冲宽度可变形式。前一种作业形式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压改换；后两种作业形式多用于开关稳压电源。别的，开关电源输出电压也有三种作业方法：直接输出电压方法、平均值输出电压方法、幅值输出电压方法。相同，前一种作业方法多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压改换；后两种作业方法多用于开关稳压电源。
依据开关器材在电路中衔接的方法，现在比较广泛运用的开关电源，大体上可分为：串联式开关电源、并联式开关电源、变压器式开关电源等三大类。其间，变压器式开关电源（后边简称变压器开关电源）还能够进一步分红：推挽式、半桥式、全桥式等多种；依据变压器的鼓励和输出电压的相位，又能够分红：正激式、反激式、单激式和双激式等多种；假如从用处上来分，还能够分红更多品种。
下面咱们先对串联式、并联式、变压器式等三种最根本的开关电源作业原理进行简略介绍，其它品种的开关电源也将逐渐进行具体剖析。
图1-1-a是串联式开关电源的最简略作业原理图，图1-1-a中Ui是开关电源的作业电压，即：直流输入电压；K是操控开关，R是负载。当操控开关K接通的时分，开关电源就向负载R输出一个脉冲宽度为Ton，起伏为Ui的脉冲电压Up；当操控开关K关断的时分，又适当于开关电源向负载R输出一个脉冲宽度为Toff，起伏为0的脉冲电压。这样，操控开关K不停地“接通”和“关断”，在负载两头就能够得到一个脉冲调制的输出电压uo 。
图1-1-b是串联式开关电源输出电压的波形，由图中看出，操控开关K输出电压uo是一个脉冲调制方波，脉冲起伏Up等于输入电压Ui，脉冲宽度等于操控开关K的接通时刻Ton，由此可求得串联式开关电源输出电压uo的平均值Ua为：
式中Ton为操控开关K接通的时刻，T为操控开关K的作业周期。改动操控开关K接通时刻Ton与关断时刻Toff的份额，就能够改动输出电压uo的平均值Ua 。一般人们都把 称为占空比（Duty），用D来表明，即：
串联式开关电源输出电压uo的幅值Up等于输入电压Ui，其输出电压uo的平均值Ua总是小于输入电压Ui，因而，串联式开关电源一般都是以平均值Ua为变量输出电压。所以，串联式开关电源归于降压型开关电源。
串联式开关电源也有人称它为斩波器，因为它作业原理简略，作业效率很高，因而其在输出功率操控方面使用很广。例如，电动摩托车速度操控器以及灯火亮度操控器等，都是归于串联式开关电源的使用。假如串联式开关电源只单纯用于功率输出操控，电压输出能够不必接整流滤波电路，而直接给负载供给功率输出；但假如用于稳压输出，则必需求经过整流滤波。
串联式开关电源的缺陷是输入与输出共用一个地，因而，简略发生EMI搅扰和底板带电，当输入电压为市电整流输出电压的时分，简略引起触电，对人身不安全。
大多数开关电源输出都是直流电压，因而，一般开关电源的输出电路都带有整流滤波电路。图1-2是带有整流滤波功用的串联式开关电源作业原理图。
图1-2是在图1-1-a电路的基础上，增加了一个整流二极管和一个LC滤波电路。其间L是储能滤波电感，它的效果是在操控开关K接通期间Ton约束大电流经过，避免输入电压Ui直接加到负载R上，对负载R进行电压冲击，一起对流过电感的电流iL转化成磁能进行能量存储，然后在操控开关K关断期间Toff把磁能转化成电流iL持续向负载R供给能量输出；C是储能滤波电容，它的效果是在操控开关K接通期间Ton把流过储能电感L的部分电流转化成电荷进行存储，然后在操控开关K关断期间Toff把电荷转化成电流持续向负载R供给能量输出；D是整流二极管，主要功用是续流效果，故称它为续流二极管，其效果是在操控开关关断期间Toff，给储能滤波电感L开释能量供给电流通路。
在操控开关关断期间Toff，储能电感L将发生反电动势，流过储能电感L的电流iL由反电动势eL的正极流出，经过负载R，再经过续流二极管D的正极，然后从续流二极管D的负极流出，最终回到反电动势eL的负极。
关于图1-2，假如不看操控开关K和输入电压Ui，它是一个典型的反 型滤波电路，它的效果是把脉动直流电压经过滑润滤波输出其平均值。
图1-3、图1-4、图1-5分别是操控开关K的占空比D等于0.5、 0.5、 0.5时，图1-2电路中几个要害点的电压和电流波形。图1-3-a）、图1-4-a）、图1-5-a）分别为操控开关K输出电压uo的波形；图1-3-b）、图1-4-b）、图1-5-b）分别为储能滤波电容两头电压uc的波形；图1-3-c）、图1-4-c）、图1-5-c）分别为流过储能电感L电流iL的波形。
在Ton期间，操控开关K接通，输入电压Ui经过操控开关K输出电压uo，然后加到储能滤波电感L和储能滤波电容C组成的滤波电路上，在此期间储能滤波电感L两头的电压eL为：
式中：Ui输入电压，Uo为直流输出电压，即：电容两头的电压uc的平均值。
在此趁便阐明：因为电容两头的电压改变量U相关于输出电压Uo来说十分小，为了简略，咱们这儿把Uo当成常量来处理。在某种状况下，如需求对电容的初度充、放电进程进行剖析时，有必要需求树立微分方程，并求解。因为输出电压Uo的树立需求必定的时刻，准确核算得出的成果中一般都含有指数函数项，当令时刻变量等于无穷大时，即电路进入稳态时，再对相关参量取平均值，其成果就根本与（1-4）持平。
上面核算都是假定输出电压Uo根本不变的状况得到的成果，在实践使用电路中也正好是这样，输出电压Uo的电压纹波十分小，只需输出电压的百分之几，工程核算中彻底能够忽略不计。
当开关电源作业于临界接连电流或接连电流状况时，在K接通和关断的整个周期内，储能电感L都有电流流出，但在K接通期间与K关断期间，流过储能电感L的电流的上升率（绝对值）一般是不一样的。在K接通期间，流过储能电感L的电流上升率为： ；在K关断期间，流过储能电感L的电流上升率为： 。因而：
（1）当Ui = 2Uo时，即滤波输出电压Uo等于电源输入电压Ui的一半时，或操控开关K的占空比D为二分之一时，流过储能电感L的电流上升率，在K接通期间与K关断期间绝对值彻底持平，即电感存储能量的速度与开释能量的速度彻底持平。此刻，（1-5）式中i（0）和（1-11）式中iLX均等于0。在这种状况下，流过储能电感L的电流iL为临界接连电流，且滤波输出电压Uo等于滤波输入电压uo的平均值Ua。参看图1-3。
（2）当Ui 2Uo时，即：滤波输出电压Uo小于电源输入电压Ui的一半时，或操控开关K的占空比小于二分之一时：尽管在K接通期间，流过储能电感L的电流上升率（绝对值），大于，在K关断期间，流过储能电感L的电流上升率（绝对值）；但因为（1-5）式中i（0）等于0，以及Ton小于Toff，此刻，（1-11）式中的iLX会呈现负值，即输出电压反过来要对电感充电，但因为整流二极管D的存在，这是不可能的，这表明流过储能电感L的电流提早过0，即有断流。在这种状况下，流过储能电感L的电流iL不是接连电流，开关电源作业于电流不接连状况，因而，输出电压Uo的纹波比较大，且滤波输出电压Uo小于滤波输入电压uo的平均值Ua。参看图1-4。
（3）当Ui 2Uo时，即：滤波输出电压Uo大于电源输入电压Ui的一半时，或操控开关K的占空比大于二分之一时：在K接通期间，尽管流过储能电感L的电流上升率（绝对值），小于，在K关断期间，流过储能电感L的电流上升率（绝对值）。但因为Ton大于Toff，（1-5）式中i（0）和（1-11）式中iLX均大于0，即：电感存储能量每次均开释不完。在这种状况下，流过储能电感L的电流iL是接连电流，开关电源作业于接连电流状况，输出电压Uo的纹波比较小，且滤波输出电压Uo大于滤波输入电压uo的平均值Ua。参看图1-5。
从上面剖析可知，串联式开关电源输出电压Uo与操控开关的占空比D有关，还与储能电感L的巨细有关，因为储能电感L决议电流的上升率（di/dt），即输出电流的巨细。因而，正确挑选储能电感的参数适当重要。
串联式开关电源最好作业于临界接连电流状况，或接连电流状况。串联式开关电源作业于临界接连电流状况时，滤波输出电压Uo正好是滤波输入电压uo的平均值Ua，此刻，开关电源输出电压的调整率为最好，且输出电压Uo的纹波也不大。因而，咱们能够从临界接连电流状况着手进行剖析。咱们先看（1-6）式：
（1-13）和（1-14）式，便是核算串联式开关电源储能滤波电感L的公式（D = 0.5时）。（1-13）和（1-14）式的核算成果，只给出了核算串联式开关电源储能滤波电感L的中心值，或平均值，关于极点状况能够在平均值的核算成果上再乘以一个大于1的系数。
假如增大储能滤波电感L的电感量，滤波输出电压Uo将小于滤波输入电压uo的平均值Ua，因而，在确保滤波输出电压Uo为必定值的状况下，势必要增大操控开关K的占空比D，以坚持输出电压Uo的安稳；而操控开关K的占空比D增大，又将会使流过储能滤波电感L的电流iL不接连的时刻缩短，或由电流不接连变成电流接连，然后使输出电压Uo的电压纹波UP-P进一步会减小，输出电压更安稳。
假如储能滤波电感L的值小于（1-13）式的值，串联式开关电源滤波输出的电压Uo将大于滤波输入电压uo的平均值Ua，在确保滤波输出电压Uo为必定值的状况下，势必要减小操控开关K的占空比D，以坚持输出电压Uo的值不变；操控开关K的占空比D减小，将会使流过滤波电感L的电流iL呈现不接连，然后使输出电压Uo的电压纹波UP-P增大，形成输出电压不安稳。
由此可知，调整串联式开关电源滤波输出电压Uo的巨细，实践上便是一起调整流过滤波电感L和操控开关K占空比D的巨细。
由图1-4能够看出：当操控开关K的占空比D小于0.5时，流过滤波电感L的电流iL呈现不接连，输出电流Io小于流过滤波电感L最大电流iLm的二分之一，滤波输出电压Uo的电压纹波UP-P将明显增大。因而，串联式开关电源最好不要作业于图1-4的电流不接连状况，而最好作业于图1-3和图1-5表明的临界接连电流和接连电流状况。
串联式开关电源作业于临界接连电流状况，输出电压Uo等于输入电压Ui的二分之一，等于滤波输入电压uo的平均值Ua；且输出电流Io也等于流过滤波电感L最大电流iLm的二分之一。
串联式开关电源作业于接连电流状况，输出电压Uo大于输入电压Ui的二分之一，大于滤波输入电压uo的平均值Ua；且输出电流Io也大于流过滤波电感L最大电流iLm的二分之一。
咱们相同从流过储能电感的电流为临界接连电流状况着手，对储能滤波电容C的充、放电进程进行剖析，然后再对储能滤波电容C的数值进行核算。
图1-6是串联式开关电源作业于临界接连电流状况时，串联式开关电源电路中各点电压和电流的波形。图1-6中，Ui为电源的输入电压，uo为操控开关K的输出电压，Uo为电源滤波输出电压，iL为流过储能滤波电感电流，Io为流过负载的电流。图1-6-a）是操控开关K输出电压的波形；图1-6-b）是储能滤波电容C的充、放电曲线-c）是流过储能滤波电感电流iL的波形。当串联式开关电源作业于临界接连电流状况时，操控开关K的占空比D等于0.5，流过负载的电流Io等于流过储能滤波电感最大电流iLm的二分之一。
在Ton期间，操控开关K接通，输入电压Ui经过操控开关K输出电压uo ，在输出电压uo效果下，流过储能滤波电感L的电流开端增大。当效果时刻t大于二分之一Ton的时分，流过储能滤波电感L的电流iL开端大于流过负载的电流Io ，所以流过储能滤波电感L的电流iL有一部分开端对储能滤波电容C进行充电，储能滤波电容C两头电压开端上升。
当效果时刻t等于Ton的时分，流过储能滤波电感L的电流iL为最大，但储能滤波电容C的两头电压并没有到达最大值，此刻，储能滤波电容C的两头电压还在持续上升，因为，流过储能滤波电感L的电流iL还大于流过负载的电流Io ；当效果时刻t等于二分之一Toff的时分，流过储能滤波电感L的电流iL正好等于负载电流Io，储能滤波电容C的两头电压到达最大值，电容中止充电，并开端从充电转为放电。
能够证明，储能滤波电容进行充电时，电容两头电压是按正弦曲线的速率改变，而储能滤波电容进行放电时，电容两头电压是按指数曲线的速率改变，这一点后边还要具体阐明，请参阅后边图1-23、图1-24、图1-25的具体剖析。
图1-6中，电容两头的充放电曲线是有意把它的曲率扩大了的，实践上它们的改变曲率并没有那么大。因为储能滤波电感L和储能滤波电容构成的时刻常数相关于操控开关的接通或关断时刻来说十分大（正弦曲线的周期：T = ），即：由储能滤波电感L和储能滤波电容组成谐振回路的谐振频率，相关于开关电源的作业频率来说，十分低，而电容两头的充放电曲线改变规模只适当于正弦曲线零点几度的改变规模，因而，电容两头的充、放电曲线根本上能够看成是直线，这适当于用曲率的平均值替代曲线中储能滤波电容C的两头电压都能够看成是按直线改变的电压，或称为电压或电流锯齿波。
实践使用中，一般都是使用平均值的概念来核算储能滤波电容C的数值。值得注意的是：滤波电容C进行充、放电的电流ic的平均值Ia正好等于流过负载的电流Io，因为，在D等于0.5的状况下，电容充、放电的时刻持平，只需电容两头电压的平均值不变，其充、放电的电流必定持平，并等于流过负载的电流Io。
由图1-6能够看出，在操控开关的占空比D等于0.5的状况下，电容器充、放电的电荷和充、放电的时刻，以及正、负电压纹波值均应该持平，而且电容器充电流的平均值也正好等于流过负载的电流。因而，电容器充时，电容器存储的电荷Q为：
（1-17）和（1-18）式，便是核算串联式开关电源储能滤波电容的公式（D = 0.5时）。式中：Io是流过负载的电流，T为操控开关K的作业周期，UP-P为输出电压的波纹。电压波纹UP-P一般都取峰-峰值，所以电压波纹正好等于电容器充电或放电时的电压增量，即：UP-P = 2Uc 。
趁便阐明，因为人们习气上都是以输出电压的平均值为水平线，把电压纹波分红正负两部分，所以这儿遵循习气也把电容器充电或放电时的电压增量分红两部分，即：2Uc。
同理，（1-17）和（1-18）式的核算成果，只给出了核算串联式开关电源储能滤波电容C的中心值，或平均值，关于极点状况能够在平均值的核算成果上再乘以一个大于1的系数。
当储能滤波电容的值小于（1-17）式的值时，串联式开关电源滤波输出电压Uo的电压纹波UP-P会增大，而且当开关K作业的占空比D小于0.5时，因为流过储能滤波电感L的电流iL呈现不接连，电容器放电的时刻大于电容器充电的时刻，因而，开关电源滤波输出电压Uo的电压纹波UP-P将明显增大。因而，最好按（1-17）式核算成果的2倍以上来选取储能滤波电容的参数。
