对于许多类型的电子设备，无论是复杂的信息娱乐系统还是简单的电池供电工业物联网(IIoT)传感器，都需要某种形式的电源转换。但是，就DC/DC和AC/DC电源转换而言，有多种类型的开关式拓扑结构可以选择。类型的选择在很大程度上取决于所需的电压水平和所需的功率。本文将介绍电源转换的基本概念，包括隔离和稳压技术。还将讨论一些基于分立器件和模块设计的 的拓扑结构。

我们今天所使用的大多数技术当中都需要进行电源转换。例如，智能手机可能会使用标称输出电压为3.7V的锂离子电池。但是，手机内部的器件可能会在更高或更低的电压水平下工作，其中最常见的是1.8V、3.3V和5.0V。电源转换技术用于将电池的标称输出电压转换为所需的电压。即使是数以百万计的、用于在移动过程中为智能手机和耳机等便携式设备充电的USB移动电源这种简单设备，其内部也有电源转换。同样，它也使用标称输出电压为3.7V的锂离子电池组，而电源转换技术可将该电源电压提高到所需的5.0V。

对于智能音箱、电视或其他家用电器等较大的电子产品，需要将电源电压转换为合适的水平。这些应用会使用AC/DC电源适配器和DC/DC转换器。以往使用的是线性技术，需要大量元器件，并且效率相对较低。尽管这种技术目前仍用于少数DC/DC电源转换任务，但当今大多数应用都已转用开关稳压器。

开关电源转换技术是先将能量存储在电感器或电容器中，然后这一储存的能量就使开关稳压器能够提供高于或低于标称输入电压的输出电压，参见图1。

图1：典型DC/DC转换器的功能框图。(图片来源：村田制作所)

为了驱动转换器中的开关，可将PWM信号施加到一个半导体器件上。PWM信号的占空比和频率会直接影响到效率、负载调整，以及输出电压。从本质上讲，PWM和开关器件形成一个电荷泵电路，在“导通”周期内将能量存储在电感器或电容器中；在“关断”期间将这一储存的能量释放并进行整流。然后就可以用PWM信号实现输出电压稳定。为了实现输入到输出隔离，将变压器用作电感元件，并带有一个电容器。

多年来，几种DC/DC转换器拓扑结构已经被广泛采用，主要包括：

降压

升压

隔离式反激

本文还将重点介绍其他三种常用的开关拓扑结构：推挽、半桥和全桥。

顾名思义，降压转换器可将输出电压降低。例如，如果标称输入为5Vdc，它可将电压转换为3.3Vdc。

图2：异步降压转换器的功能框图。(图片来源：村田制作所)

如果来看图2，SW1通常是一个用PWM信号驱动的晶体管，SW2则代表一个二极管。当SW1“导通”时，有电流通过，并且将能量存储在电感器中。相反，当SW1处于“关闭”状态时，电流流过二极管而使能量释放，同时提供所需的输出电压。请记住，降压转换器的输出电压取决于PWM信号的占空比，参见图3。

图3：PWM信号的占空比会影响降压控制器的输出电压。(图片来源：村田制作所)

在同步降压拓扑结构中，二极管由FET代替，并由异相信号驱动。由于FET降低了正向电阻，可以降低损耗，从而提高效率，因此受到广泛采用。

对于升压转换器，则是输出电压高于输入电压。电压水平升高的大小取决于多种因素。对于大多数设计而言， 升压为5倍，但最常见的是采用3倍升压，这样就可优化输出电压稳定，参见图4。

图4：升压转换器的基本功能示意框图。(图片来源：Re