一、前言

早期的电源大多依赖于工频变压器，它们体积庞大、效率低下。而随着半导体技术的飞跃，开关电源在20世纪70年代初露头角，彻底改变了这一局面。开关电源通过高频开关技术，实现了电能的高效转换与调节，不仅大幅减小了体积和重量，还显著提升了能源利用效率，成为现代电子设备不可或缺的重要组件。

与传统的线性电源相比，开关电源的优势显而易见：

• 高效率：转换效率可达90%以上，减少了能源浪费。

• 小型轻量化：紧凑的设计，适应了便携式设备的需求。

• 宽电压输入范围：适应全球电压标准，更加灵活。

• 智能化控制：易于实现复杂的电源管理功能。

二、开关电源的分类

开关电源的分类多种多样，通常我们会按照外形、输入方式、电气隔离与否、性价比等对电源进行划分。下面我们针对常见的几种划分方式，做简单的说明。

（1）按照外观形态区分，主要有：壳架式、模块式、芯片级、特殊类型如厚膜类型开关电源。

• 壳架式：如平板、导轨安装，适合工业控制柜内固定安装，便于维护和散热。

• 模块化（板载式）：如单列直插、双列直插、砖型模块，标准化封装，易于替换和升级，广泛应用于桌面设备、服务器、新能源交流充电桩、通信基站等集成度高的设备。

• 芯片级封装：高度集成，体积微小，适用于便携式设备、可穿戴设备。

• 特殊类（如厚膜）：耐高温、高可靠性，适用于极端环境下的电源应用。

（2）按输入输出类型

分为AC-DC转换器（将交流电转换为直流电）和DC-DC转换器（调整直流电的电压水平）。

AC-DC转换器

AC-DC转换器能直接将家用交流电转换为电子设备所需的直流电，是连接电网与电子设备的桥梁。具有高效节能，安全可靠，发热量小，较传统电源整体性价比更高的特性。广泛应用于各种家用电器，工业领域。

原理：AC-DC转换器首先将交流电整流为直流电，然后通过高频开关晶体管的开合控制能量的传输，最后经过滤波得到平滑的直流输出。该过程涉及到PWM（脉冲宽度调制）技术，通过调节脉冲宽度来控制输出电压的大小。

应用场景：因其能够适应电网电压波动，常用于需要稳定直流电源的场合，如工业自动化设备、电力、办公设备、LED照明系统等。

DC-DC转换器

在电池供电或电压不稳定环境中，DC-DC转换器能确保设备获得稳定可靠的电源供应。具有灵活性高，能适应宽范围电压输入，电压输出稳定多样的特性。适用于电压调节需求多样化的场景。

原理：DC-DC转换器通过开关电路的高频切换，将输入的直流电转换为高频交流电，再经由变压器升降压后整流滤波为所需直流电压。常见的拓扑结构有降压(Buck)、升压(Boost)、降压-升压(Buck-Boost)等。

应用场景：桌面设备、移动通讯设备、电池供电系统、轨交系统、汽车电子系统等。

（3）按隔离类型区分

隔离（输入与输出不直接相通，电气隔离）与非隔离型（输入与输出存在电气连接），两者相较，通常隔离电源成本更高，但因其安全及更好的抗干扰特性，被广泛应用。

隔离型：通过变压器实现电气隔离，增强安全性和抗干扰能力。适用于医疗设备、工业控制系统、通讯隔离等对安全要求高的场合。

非隔离型：结构简单、效率高，成本低。适用于内部电源转换，如电脑主板电源。

三、结论

开关电源的多样化分类，旨在满足不同场景下对体积、效率、安全性和成本的不同需求。通过精细的分类，工程师可以根据具体应用的限制条件（如空间大小、能耗预算、安全规范）选择最合适的电源解决方案，从而实现设备的最佳性能和成本效益，这是科技进步与市场需求共同作用的结果。