主迴路—開關電源中，功率電流流經的通路。主迴路一般包含了開關電源中的開關器件、儲能器件、脈衝變壓器、濾波器、輸出整流器、等所有功率器件，以及供電輸入端和負載端。
開關電源（直流變換器）的類型很多，在研究開發或者維修電源系統時，全面瞭解開關電源主迴路的各種基本類型，以及工作原理，具有極其重要的意義。
開關電源主迴路可以分為隔離式與非隔離式兩大類型。
1. 非隔離式電路的類型：
非隔離——輸入端與輸出端電氣相通，沒有隔離。
1.1. 串聯式結構
串聯——在主迴路中開關器件（下圖中所示的開關三極管T）與輸入端、輸出端、電感器L、負載RL四者成串聯連接的關係。
開關管T交替工作於通/斷兩種狀態，當開關管T導通時，輸入端電源通過開關管T及電感器L對負載供電，並同時對電感器L充電，當開關管T關斷時，電感器L中的反向電動勢使續流二極管D自動導通，電感器L中儲存的能量通過續流二極管D形成的迴路，對負載R繼續供電，從而保證了負載端獲得連續的電流。
上圖是在圖1-1-a電路的基礎上，增加了一個整流二極管和一個LC濾波電路。其中L是儲能濾波電感，它的作用是在控制開關K接通期間Ton限制大電流通過，防止輸入電壓Ui直接加到負載R上，對負載R進行電壓衝擊，同時對流過電感的電流iL轉化成磁能進行能量存儲，然後在控制開關T關斷期間Toff把磁能轉化成電流iL繼續向負載R提供能量輸出；C是儲能濾波電容，它的作用是在控制開關K接通期間Ton把流過儲能電感L的部分電流轉化成電荷進行存儲，然後在控制開關K關斷期間Toff把電荷轉化成電流繼續向負載R提供能量輸出；D是整流二極管，主要功能是續流作用，故稱它為續流二極管，其作用是在控制開關關斷期間Toff，給儲能濾波電感L釋放能量提供電流通路。
在控制開關關斷期間Toff，儲能電感L將產生反電動勢，流過儲能電感L的電流iL由反電動勢eL的正極流出，通過負載R，再經過續流二極管D的正極，然後從續流二極管D的負極流出，最後回到反電動勢eL的負極。
對於圖1-2，如果不看控制開關T和輸入電壓Ui，它是一個典型的反г 型濾波電路，它的作用是把脈動直流電壓通過平滑濾波輸出其平均值。
串聯式開關電源輸出電壓uo的平均值Ua為：
1.2. 並聯式結構
並聯——在主迴路中，相對於輸入端而言，開關器件（下圖中所示的開關三極管T）與輸出端負載成並聯連接的關係。
開關管T交替工作於通/斷兩種狀態，當開關管T導通時，輸入端電源通過開關管T對電感器L充電，同時續流二極管D關斷，負載R靠電容器存儲的電能供電；當開關管T關斷時，續流二極管D導通，輸入端電源電壓與電感器L中的自感電動勢正向疊加後，通過續流二極管D對負載R供電，並同時對電容器C充電。
由此可見，並聯式結構中，可以獲得高於輸入電壓的輸出電壓，因此為升壓式變換。並且為了獲得連續的負載電流，並聯結構比串聯結果對輸出濾波電容C的容量有更高的要求。例如boots拓撲型的開關電源就是屬於並聯型式的開關電源。
並聯開關電源輸出電壓Uo為：
boots拓撲輸出電壓Uo：Uo=Ui(1+D/1-D)=Ui(1/1-D)(D 為佔空比)
1.3.極性反轉型變換器結構（inverting）
極性反轉——輸出電壓與輸入電壓的極性相反。電路的基本結構特徵是：在主迴路中，相對於輸入端而言，電感器L與負載成並聯。(也是串聯式開關電源的一種，一般又稱為反轉式串聯開關電源)
開關管T交替工作於通/斷兩種狀態，工作過程與並聯式結構相似，當開關管T導通時，輸入端電源通過開關管T對電感器L充電，同時續流二極管D關斷，負載RL 靠電容器存儲的電能供電；當開關管T關斷時，續流二極管D導通，電感器L中的自感電動勢通過續流二極管D對負載RL供電，並同時對電容器C充電；由於續流二極管D的反向極性，使輸出端獲得相反極性的電壓輸出。
反轉式串聯開關電源輸出電壓Uo為：
由（1-27）式可以看出，反轉式串聯開關電源輸出電壓與輸入電壓與開關接通的時間成正比，與開關關斷的時間成反比。
2. 隔離式電路的類型：
隔離——輸入端與輸出端電氣不相通，通過脈衝變壓器的磁偶合方式傳遞能量，輸入輸出完全電氣隔離。
2.1. 單端正激式 single Forward Converter（又叫單端正激式變壓器開關電源 ）
單端——通過一隻開關器件單向驅動脈衝變壓器 （又叫單激）
雙激式（雙端）變壓器開關電源：
所謂雙激式變壓器開關電源，就是指在一個工作週期之內，變壓器的初級線圈分別被直流電壓正、反激勵兩次。與單激式變壓器開關電源不同，雙激式變壓器開關電源一般在整個工作週期之內，都向負載提供功率輸出。雙激式變壓器開關電源輸出功率一般都很大，因此，雙激式變壓器開關電源在一些中、大型電子設備中應用很廣泛。這種大功率雙激式變壓器開關電源最大輸出功率可以達300瓦以上，甚至可以超過1000瓦。推輓式、半橋式、全橋式等變壓器開關電源都屬於雙激式變壓器開關電源。）
（單激式變壓器開關電源普遍應用於小功率電子設備之中，因此，單激式變壓器開關電源應用非常廣泛。而雙激式變壓器開關電源一般用於功率較大的電子設備之中，並且電路一般也要複雜一些。
單激式變壓器開關電源的缺點是變壓器的體積比雙激式變壓器開關電源的激式變壓器的體積大，因為單激式開關電源的變壓器的磁芯只工作在磁迴路曲線的單端，磁迴路曲線變化的面積很小。）
正激式：就是隻有在開關管導通的時候，能量才通過變壓器或電感向負載釋放，當開關關閉的時候，就停止向負載釋放能量。目前屬於這種模式的開關電源有：串聯式開關電源，buck拓撲結構開關電源，激式變壓器開關電源、推免式、半橋式、全橋式都屬於正激式模式。
反激式：就是在開關管導通的時候存儲能量，只有在開關管關斷的時候釋放才向負載釋放能量。屬於這種模式的開關電源有：並聯式開關電源、boots、極性反轉型變換器、反激式變壓器開關電源。
正激變壓器——脈衝變壓器的原/付邊相位關係，確保在開關管導通，驅動脈衝變壓器原邊時，變壓器付邊同時對負載供電。
所謂正激式變壓器開關電源，是指當變壓器的初級線圈正在被直流電壓激勵時，變壓器的次級線圈正好有功率輸出。（正激式變壓器開關電源是推免式變壓器開關電源衍生過來的，推免式有兩個控制開關，正激式改成一個開關控制。）
U1是開關電源的輸入電壓，N是開關變壓器，T是控制開關，L是儲能濾波電感，C是儲能濾波電容，D2是續流二極管，D3是削反峰二極管，RL是負載電阻。（對於加不加N3和D3主要由設計者來決定，如果不加N3和D3就得在變壓器初級線圈N1的兩端並聯一個RC電路，用來吸收變壓器產生的反激式輸出能量，要麼變壓器初級線圈產生的反電動勢非常高，很容易把電源開關管擊穿。這個反激式能量很大，如果用RC電路來吸收，能量會白白的浪費掉，使開關電源的工作效率大大下降。因此，如果你不考慮工作效率，也可以不加N3和D3，而加一個RC電路。）
工作原理：開關管T導通時，D1也導通，這時電網向負載傳送能量，濾波電感Ｌ儲存能量；當開關管T截止時，電感Ｌ通過續流二極管D2 繼續向負載釋放能量。
在上圖中，需要特別注意的是開關變壓器初、次級線圈的同名端。如果把開關變壓器初線圈或次級線圈的同名端弄反，上圖就不再是正激式變壓器開關電源了
該電路的最大問題是：開關管T交替工作於通/斷兩種狀態，當開關管關斷時，脈衝變壓器處於“空載”狀態，其中儲存的磁能將被積累到下一個週期，直至電感器飽和，使開關器件燒燬。圖中的D3與N3構成的磁通復位電路，提供了洩放多餘磁能的渠道。
優點：1）正激式變壓器開關電源輸出電壓的瞬態控制特性相對來說比較好。
2）正激式變壓器開關電源的負載能力相對來說比較強，輸出電壓的紋波比較小。（說明正激式變壓器開關電源的電壓和電流輸出特性要比反激式變壓器開關電源好很多。）
缺點：1）電路中比反激式變壓器開關電源多用一個大儲能濾波電感，以及一個續流二極管。
2）正激式變壓器開關電源的變壓器的體積要比反激式變壓器開關電源的變壓器的體積大。
3）變壓器初級線圈產生的反電動勢電壓要比反激式變壓器開關電源產生的反電動勢電壓高。（一般正激式變壓器開關電源都設置有一個反電動勢能量吸收回路，如的變壓器反饋線圈N3繞組和整流二極管D3。由於反電動勢電壓高因此，正激式變壓器開關電源在輸入電壓為交流220伏的設備中很少使用，或者用兩個電源開關管串聯來使用）
2.2. 單端反激式 Single F1yback Converter（單端反激式變壓器開關電源）
所謂反激式變壓器開關電源，是指當變壓器的初級線圈正好被直流電壓激勵時，變壓器的次級線圈沒有向負載提供功率輸出，而僅在變壓器初級線圈的激勵電壓被關斷後才向負載提供功率輸出，這種變壓器開關電源稱為反激式開關電源。
工作原理：當開關K 關閉時,變壓器初級N1有電流 Ip,並將能量儲存於其中(e1 = L1di/dt =Ui 或者e1 = N1dф/dt = Ui).由於N1與N2極性相反,此時二極管D反向偏壓而截止,無能量傳送到負載.當開關K打開 時,由楞次定律 : (e = -N△Φ/△T)可知,變壓器原邊繞組將產生一反向電勢,此時二極管D正向導通,負載有電流IL流通
反激式變壓器開關電源的輸出電壓為：
（1-110）式中，Uo為反激式變壓器開關電源的輸出電壓，Ui變壓器初級線圈輸入電壓，D為控制開關的佔空比，n為變壓器次級線圈與初級線圈的匝數比。
一、反激式轉換器的優點有:
1. 電路簡單比正反激式少用一個大儲能濾波電感，以及一個續流二極管，因此，反激式的體積要比正激式變壓器開關電源的體積小，且成本也要降低。且能高效提供多路直流輸出,因此適合多組輸出要求.
2. 轉換效率高,損失小.
3. 變壓器匝數比值較小.
4. 輸入電壓在很大的範圍內波動時,仍可有較穩定的輸出,目前已可實現交流輸入在 85~265V間.無需切換而達到穩定輸出的要求.
二、反激式轉換器的缺點有:
1. 電壓和電流輸出特性要比正激式變壓器開關電源差，輸出電壓中存在較大的紋波,負載調整精度不高,因此輸出功率受到限制,通常應用於150W以下.
2. 轉換變壓器在電流連續(CCM)模式下工作時,有較大的直流分量,易導致磁芯飽和,所以必須在磁路中加入氣隙,從而造成變壓器體積變大.
3. 變壓器有直流電流成份,且同時會工作於CCM / DCM兩種模式,故變壓器在設計時較困難,反覆調整次數較順向式多,迭代過程較複雜.
2.3. 推輓 Push pull （變壓器中心抽頭）式
這種電路結構的特點是：對稱性結構，脈衝變壓器原邊是兩個對稱線圈，兩隻開關管接成對稱關係，輪流通斷，工作過程類似於線性放大電路中的乙類推輓功率放大器。
主要優點：高頻變壓器磁芯利用率高（與單端電路相比）、電源電壓利用率高（與後面要敘述的半橋電路相比）、輸出功率大、兩管基極均為低電平，驅動電路簡單。
主要缺點：變壓器繞組利用率低、對開關管的耐壓要求比較高（至少是電源電壓的兩倍）。
2.4. 全橋式 Full Bridge Converter
這種電路結構的特點是：由四隻相同的開關管接成電橋結構驅動脈衝變壓器原邊。 、
圖中T1、T4為一對，由同一組信號驅動，同時導通/關端；T2、T3為另一對，由另一組信號驅動，同時導通/關端。兩對開關管輪流通/斷，在變壓器原邊線圈中形成正/負交變的脈衝電流。
主要優點：與推輓結構相比，原邊繞組減少了一半，開關管耐壓降低一半。
主要缺點：使用的開關管數量多，且要求參數一致性好，驅動電路複雜，實現同步比較困難。這種電路結構通常使用在1KW以上超大功率開關電源電路中。
2.5. 半橋式 Half Bridge Converter
電路的結構類似於全橋式，只是把其中的兩隻開關管（T3、T4）換成了兩隻等值大電容C1、C2。
主要優點：具有一定的抗不平衡能力，對電路對稱性要求不很嚴格；適應的功率範圍較大，從幾十瓦到千瓦都可以；開關管耐壓要求較低；電路成本比全橋電路低等。這種電路常常被用於各種非穩壓輸出的DC變換器，如電子熒光燈驅動電路中。
諧振式開關電源
在脈衝調製電路中，加入C、L諧振電路，使得流過開關的電流及管子兩端的壓降為準正弦波。這種開關電源成為諧振式開關電源。
利用一定的控制技術，可以實現開關管在電流或電壓波形過零時切換，這樣對縮小電源體積，增大電源控制能力，提高開關速度，改善紋波都有極大好處。所以諧振開關電源是當前開關電源發展的主流技術。又分為：
1．ZCS——零電流開關。開關管在零電流時關斷。
2．ZVS——零電壓開關。開關管在零電壓時關斷。
串並聯諧振（SPRC,也叫LCC諧振）
對於諧振變換來講，串聯諧振（SRC），並聯諧振（PRC）,以及串並聯諧振（SPRC,也叫LCC諧振）是三種主要的流行拓撲結構。這三種拓撲的分析和設計已經非常系統。下面將研究這三種拓撲在前端變換中的應用。
DC／DC電源變換器的拓撲類型
0 引言
本文的第一部分為“DC／DC電源變換器拓撲的分類”，第二部分是在參考美國TI公司資料的基礎上撰寫而成的，新增加了各種DC／DC電源變換器的主要特點及PWM控制器的典型產品，另外還按照目標對電路結構、波形參數和汁算公式中的物理量作了統一。本文的特點足以表格形式歸納了常見DC／DC電源變換器的拓撲結構．這對電源專業的廣大技術人員是一份不可多得的技術資料。
1 DC／DC電源變換器拓撲結構的分類
DC／DC電源變換器的拓撲類型主要有以下13種：
(1)Buck Converter降壓式變換器；
(2)Boost Conyerter升壓式變換器；
(3)Buck—Boost Converter降壓/升壓式變換器，含極性反轉(Inverting)式變換器；
(4)Cuk Converter升壓，升壓串聯式變換器；
(5)SEPIC(Single Endcd Pdimary Inductor Converter)單端一次側電感式變換器；
(6)F1yback Converter反激式(亦稱回掃式)變換器；
(7)Forward Converter正激式變換器：
(8)Double Switches Forward Converter雙開關正激式變換器；
(9)Active Clamp Forward Converter有源箝位
(0)Half Bridge Converter半橋式變換器；
(11)Full Bridge Converter全橋式變換器；
(12)Push pull Convener推輓式變換器：
(13)Phase Shift Switching ZVT(Phase Shift Switching Zero Voltage Transition)移相式零電壓開關變換器。
2 常見DC／DC電源變換器的拓撲類型
常見DC/DC電源變換器的拓撲類型見表1～表3所列。表中給出不同的電路結構，同時也給出相應的電壓及電流波形(設相關的電感電流為連續工作方式)。PWM表示脈寬調製波形，U1為直流輸入電壓，UDS為功率丌關管S1(MOSFFT)的漏一源極電壓。ID1為S1的漏極電流。IF1為D1的工作電流，U0為輸出電壓，IL為負載電流。T為週期，t為UO呈高電平(或低電平)的時間及開關導通時間，D為佔空比，有關係式：D=t/T。C1、C2均為輸入端濾波電容，CO為輸出端濾波電容，L1、L2為電感。
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