开关电源（ Switch Power Supply，简称 SMPS ），又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种，其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的拓扑架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源的输入多半是交流电源（如市电）或是直流电源，而输出多半是需要直流电源的设备，例如个人电脑、照明、电动工具等，而开关电源就进行两者之间电压及电流的转换。 根据不同的应用场景、不同的应用规格和研发的设计成本要求，可以选择不同的电源架构[1]，常见的电源架构较多，按照有无电气隔离可分为两类：隔离式和非隔离式。 隔离式：
非隔离式:
接下来，本文将根据 NXP 现有的模拟电源方案同时结合当前市场常用的电源设计，对部分电源拓扑架构做简单介绍，本章仅介绍反激式、半桥式和升压式这三种架构。 工作原理：当开关管接通时，输出变压器充当电感，电能转化为磁能，此时输出回路无电流；相反，当开关管关断时，输出变压器释放能量， 磁能转化为电能，输出回路中有电流。 能量传递分析如图 1. 反激式架构[2]能量传递： 状态 ①：开关管 Q 导通，整流管 D 截止，输入的电能转化为磁能储存在变压器中； 状态 ②：开关管 Q 关闭，整流管 D 导通，储存的能量传递到次级并输出； 状态 ③：开关管 Q 关闭，整流管 D 截止，无能量传递。  图1. 反激式架构能量传递 反激架构基本特性如下：
相关控制IC：NXP TEA1936X 、TEA183X、TEA175X 2. 半桥式（ Half-Bridge Converter ） 工作原理：常见为 LLC 半桥谐振[3]，功率谐振变换器是以谐振电路为基本变换单元，利用电路发生谐振时，电流或电压周期性地过零点，使得开关器件在零电压或者零电流条件下开通或者关断，从而实现软开关，达到降低开关损耗的目的。
LLC 能量传递分析，如图 3. LLC 能量传递时序：
LLC 半桥谐振架构基本特性如下：
相关控制 IC：NXP TEA2016 3. 升压式（ Boost ）转换器 工作原理：如图 4. 升压式转换器线路，开关管 Q 导通时，电源经由电感 L - 开关管 Q 形成回路，电流在电感 L 中转化为磁能贮存；开关管 Q 关断时，电感 L 中的磁能转化为电能储存在电感端，此电压叠加在电源正端，经由二极管 D - 负载形成回路，完成升压功能，通常功率因数校正（ PFC[4]，Power Factor Correction ）线路采用该线路。 PFC 线路通常可工作于以下三种模式： ① 电流连续模式（ CCM，Continuous Conduction Mode ）, ② 电流断续模式（ DCM，Discontinuous Conduction Mode）， ③ 边界模式（ BM，Boundary Mode）。 能量传递如图 5. PFC 三种模式能量时序图  图 4. 升压式转换器线路 图 5. PFC 三种模式能量时序图 升压式架构基本特性如下：
相关控制 IC：NXP TEA19162、TEA88182
小结 本文介绍的是开关电源中常见的三种电源架构，也是考虑设计品质和设计成本的最优选择之一，灵活运用和搭配以上三种拓扑架构，能满足几瓦到上千瓦的电源设计，可以覆盖常用的直流电压用电设备。 在每小节的末尾，编者也推荐了相关电源架构的控制 IC，想进一步了解的读者可以自行搜索查阅或联系编者索取更详细的资料。 同时，编者将会在下一篇文章《TEA2016 介绍之 LLC 深入浅出》中结合 NXP 新推出的半数字化 PFC+LLC 控制 IC ，对 LLC 拓扑架构进行更深一步的介绍和分析，敬请期待！
参考文献 [1] HF&SLC 著，常见开关电源各种结构对比于分析 https://www.cnblogs.com/ct20150811/p/11276209.html [2] ssoqyhm 著，反激式开关电源原理 https://wenku.baidu.com/view/9255bf76f242336c1eb95e86.html [3] Sanjaya Maniktala 著，《精通开关电源设计》，人民邮电出版社 [4] 梁适安 著，《交换式电源供应器之理论与实务设计》，全华科技图书 |
