开关电源，亦称交换式电源或开关变换器，是一种实现电能高频转换的装置，属于电源供应器的一种。其核心工作原理是借助开关管的高频开关动作，将输入电压转换为高频脉冲信号。后续经变压器或电感器进行电压变换，再通过滤波电路处理，最终输出稳定的直流电压。
开关电源的分类
按输入电源类型分类
AC-DC 开关电源 ：可将交流电转换为直流电，常见于各类电子设备的电源适配器，如笔记本电脑充电器、手机充电器等，为设备提供所需的直流电源。
DC-DC 开关电源 ：用于将一种直流电压转换为另一种直流电压，广泛应用于汽车电子设备、通信基站等场景，实现不同直流电压之间的转换，满足设备对不同电压值的需求。
按工作方式分类
单端开关电源 ：仅采用一个开关管，适用于低功率应用场合。其电路结构相对简单，成本较低，在一些小型电子设备和低功耗系统中较为常见，如小型玩具、便携式电子设备等。
双端开关电源 ：配备两个开关管，适用于高功率应用。通过两个开关管的协同工作，能够处理更大的功率，提高电源的转换效率和输出功率，常用于高功率的工业电源、大型服务器电源等场景。
按拓扑结构分类
常见的拓扑结构包括 Buck（降压）、Boost（升压）、Buck-Boost（降压 - 升压）、Flyback（反激）、Forward（正激）、Two-Transistor Forward（双晶体管正激）、Push-Pull（推挽）、Half Bridge（半桥）、Full Bridge（全桥）等。
正激式开关电源
正激式开关电源结构相对复杂，但输出功率较高，通常适用于 100W-300W 的开关电源，尤其在低压、大电流的应用场景中较为广泛，如通信电源、工业控制电源等。
其工作原理是，当开关管接通时，输出变压器作为介质直接耦合磁场能量，实现电能与磁能的相互转化，使输入输出过程同步进行。然而，正激式开关电源也存在一些不足之处。例如，为了防止变压器初级线圈产生的反电动势击穿开关管，需要增加反电动势绕组；同时，次级通常需要额外添加一个电感进行储能滤波。这些额外的组件导致其成本相对较高，且正激式开关电源变压器的体积也比反激式开关电源变压器更大。
反激式开关电源
反激式开关电源采用反激高频变压器隔离输入输出回路。该变压器不仅承担变换电压和传输能量的任务，还兼具储能电感的功能，因此反激式变压器的设计类似于电感。这种电路结构较为简单，易于控制，在 5W-100W 的小功率应用领域非常广泛，如消费电子设备、小型家电等。
在反激式开关电源中，当开关管导通时，变压器原边电感电流上升。由于反激电路输出线圈同名端相反，输出二极管截止，此时变压器储存能量，负载由输出电容提供能量。而当开关管截止时，变压器原边电感感应电压反向，输出二极管导通，变压器储存的能量通过二极管释放给负载，同时对电容进行充电。
从工作原理来看，正激式开关电源的变压器主要承担变压功能，整体电路可以视为一个带有变压器的 Buck 电路。而反激式开关电源的变压器则相当于一个带有变压功能的电感，其电路特性更接近于 Buck-Boost 电路。正激式开关电源在工作时，初级和次级同时工作，当次级不工作时有续流电感续流，通常工作在 CCM（连续导通模式）模式下，其功率因数一般不高，且输入输出电压与变比占空比成正比。反激式开关电源在工作时，初级和次级独立运作，通常在 DCM（不连续导通模式）模式下，变压器的电感值相对较小，且为了满足储能需求，通常需要在变压器中添加气隙，因此更适合中小功率的应用场景。
正激变压器可被视为理想的变压器，不承担储能功能，但由于励磁电感存在有限值，励磁电流会导致磁芯尺寸较大。为了避免磁通饱和，正激变压器需要辅助绕组来实现磁通复位。而反激变压器的工作形式类似于耦合电感，电感先储能再放能。由于反激变压器的输入、输出电压极性相反，当开关管断开时，次级能够提供磁芯复位电压，因此反激变压器无需额外增加磁通复位绕组。
推挽式开关电源
推挽式开关电源属于双端式变换电路，其典型电路包含两个开关管 VT1 和 VT2。高频变压器的磁芯工作在磁滞回线的两侧，两个开关管在外部激励方波信号的控制下交替导通与截止。在变压器次级绕组中得到方波电压，经整流滤波后转换为所需的直流电压。
推挽式开关电源的优点在于两个开关管易于驱动，能够实现较高的转换效率和较大的输出功率，一般适用于 100-500W 的功率范围，常用于中等功率的电源系统，如服务器电源、通信电源等。然而，其主要缺点是开关管的耐压要求较高，需要达到两倍电路峰值电压，这增加了对开关管性能的要求和成本。
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