仅为个人学习记录，指导参考作用有限，如有纰漏之处请指教！
转载引用内容若侵权请联系删除！
开关电源就是利用电子开关器件（如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等），通过控制电路，使电子开关器件不停地高频率“接通”和“关断”，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现AC-DC\DC-DC变换，以及输出电压可调和自动稳压。
开关电源的基本组成部分
EMI
整流
滤波
变频
降压
滤波
反馈、采样
过流输出保护
过压输出保护
很多高级电源还有别的一些功能，这里我们只讨论基本组成。
要说明的是，开关电源的”开关“动作是为了将高压平稳直流电调制成高压高频方波直流电，再通过变压器降压，工作对象是直流电，也就DC-DC电路。在一个AC-DC电源中，交流转直流是通过整流和滤波电路实现的，这部分不存在“开关”动作，但是一般220V输入的电源经过整流滤波之后输出的是310V的直流电，一般设备用不到这个310V直流电压，还要通过DC-DC电路进行降压，这就需要“开关”了。
除此之,DC-DC电路也不是智能降压，还可以进行升压操作，比如输入5V升压到12V。只不过再AC-DC电源中，因为一次整流后的直流电压太高了，一般用不到，所以大多数情况下用的是DC-DC降压。如果有设备需要1000V直流电，那么他的电源可能就是DC-DC升压电路了，要把310V直流电升压到1000V直流电。常见的DC-DC拓扑结构有BUCK降压、BOOST升压和BUCK-BOOST升降压等，这些后面会单独研究。
开关电源工作过程
220V交流电通过全桥整流和电容滤波后变为一个310V左右的直流电，该直流电分为两路，一路通过一个电阻分压后给芯片供电，芯片控制MOS管高速开关；另一路通过高速开关的MOS管变为高频直流电（方波），此高频直流电再通过降压变压器变为低压方波直流电（电压降低，频率不变），再通过二极管和电容进行整流滤波，然后输出平稳的低压直流电。
在工作过程中，还有反馈电路保证芯片能根据输出的电压适时调整开关频率，以保证输出的电压符合设定要求。
反馈电路工作原理如下：
采样电阻串联在电源的输出和负载之间，电流流过采样电阻会在其两端产生电压，通过特定电路检测该电压反馈给光耦，光耦再反馈给前端的芯片，芯片即可检测到输出电流大小是否超过安全设置，以便及时关闭电源输出，这就是过流保护。而过压保护是通过稳压二极管实现。若稳压二极管两端电压过高，则通过稳压二极管的电流就会过大，该电流会通过光耦反馈给前端芯片以控制电源关闭输出。
变频（”开关“电源的意义）
那么为什么不直接用变压器将220V的交流电降压成低压（如24v,12v,5v）交流电，再进行整流滤波呢？这本质上是对电源体积微小化的要求。原理如下：
设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个面积为S且与磁场方向垂直的平面，磁感应强度B与面积S（有效面积s，即垂直通过磁场线的面积）的乘积，
叫做穿过这个平面的磁通量，简称磁通（Magnetic Flux）。
标量，符号“Φ”。尽管是标量，但是在数值上是有正负的，这个正负表征了穿过磁通面的磁感线的贯穿方向。
磁通量：Φ = B·S·cosθ （在变压器中，磁感线平行于铁芯，S即为线圈（铁芯）截面积，磁感线垂直于磁通面S）
磁通量的变化量：ΔΦ = Φ2 - Φ1
变压器中的ΔΦ变化是依靠磁场B方向变化来实现的，每次反转180度，在220V 50Hz市电输入的情况下变化频率就是50Hz。
变压器的输出电压计算公式 E=n ΔΦ/Δt式中， ΔΦ/Δt 表征的是磁通量在单位时间内的变化率。
这个变化率越高，即，在单位时间内ΔΦ 变化越大，那么在线圈匝数一定、输入电压一定的情况下，感生电动势E也就越大。
当然这是说的升压变压器，反过来就是降压。
由以上可见，想让变压范围变大，要么让磁通量变化率变大，要么让线圈匝数n变大。增大线圈匝数n必然导致变压器体积变大，这就是为什么在以前的电子产品中经常会见到巨大的沉甸甸的工频变压器（工作在50/60Hz的变压器成为工频变压器）。但是很多时候体积的变大在产品中是不能接受的，于是我们寻求另一条路——让磁通量变化率变大。
由上面的公式可知，要让磁通量变化率变大，只要让ΔΦ变大，根据上述的磁通量变化原理可知，面积S是不能再增大了，因为这也会影响体积，磁场强度B取决于变压器中的电流，也无法再增大，那只能通过增加磁场方向的变化频率了。这个高频从哪来呢？就来自电子开关的高速“开关”，将直流电变脉冲方波，再有变压器变压，这样就极大的减小了变压器的体积。
这种“开关”的频率能达到几十KHz到几百KHz，远远高于市电的50Hz，所以对于变压器体积的缩小是很可观的。如果用一个抽象公式来表示：市电频率 X 工频变压器体积 = 高频频率 X 高频变压器体积，显然高频频率是市电频率的很多倍，那么高频变压器体积也是工频变压器体积的1/n，当然这只是一个抽象，方便理解，实际上并不是这垟严格的比例关系，影响变压器体积的因素很有很多。
另外还有一个问题，为什么要把交流电变为直流电之后再升高其频率，而不直接将50Hz交流电变频成为高频交流电？
其实是有这项技术的，叫做直接变频技术，而且因为直接变频电路仅进行一次电能变换，变换效率更高。目前我个人还不了解为什么不在常见电源中使用这种电路，或许是因为电路过于复杂，器件成本较高，只在某些特殊应用的电源上使用。
关于工频变压器和高频变压器的一些介绍：
变压器工作频率的高、中、低划分有一个通行的说法，即工作频率50Hz或60Hz叫工频，或者在它以下的叫低频；60Hz至20kHz叫中频；20kHz以上叫高频。为什么选20kHz为界限？因为，20kHz是声频上限，超过它就听不见可闻噪声。所以，工作频率超过20kHz，从20kHz起到MHz级、GHz级是高频。
低频变压器
我们日常生活中使用的电的频率是50Hz，我们称之为低频交流电。如果变压器在这个频率下工作，我们称之为变压器低频变压器，也叫工频变压器、直流变压器。
这种变压器体积大，效率低。铁芯用绝缘硅钢片叠放，初级线圈用漆包线绕制。初级电压与它们的匝数成正比。
高频变压器
高频变压器一般工作频率高于20kHz，由于其频率高，传统的铁芯变压器的磁芯和绕组的损耗就会相对较高，导致效率低下，功率损耗很大，同时由于磁芯的饱和特性，频率越高，铁芯的容量就会越小，产生越来越大的热量，进一步影响变压器的效率。
因此，高频变压器使用高导磁材料 (如氧化锌) 来作为磁芯，这种材料能够在高频下呈现出良好的电性能力，让变压器的效率得以提高。
同时，高频变压器的绕组采用细导线，使得能够承受更高的电流，并且相互之间的耦合能够减少。
两者的不同之处
和低频变压器各有不同，高频变压器工作在高频当中，可以起到换能的功效。众所周知，磁场的频率高，硅钢片中会产生涡旋，高频变压器铁芯和低频变压器也有区别，高频变压器主要采用“高频铁氧体”为磁芯。
低频变压器与高频变压器工作原理是一样的，不论工作频率高低，都是通过电磁感应来传输能量的，由于高频和低频的频率不同，高频的只能用在频率高并且激励源频率与变压器频率相匹配的电路中，而低频的则相反，不能混用，即使高频的如果频率不匹配的话一般是不能用的。
如果变压器传输一定的能量，工作频率高，在一定时间内传输能量的次数多，每一次传输的能量可以少，则变压器用的材料少，结构尺寸小，因此一般的高频变压器，线圈匝数比较少，尺寸可以做的非常小，低频变压器线圈匝数比较多。
变压器传送一定的能量，假如输出功率非常高，那么在一定时间内、传送能量的频次就会增加。传送的能量降低的话，那么变压器应用的材料，也会随之降低，那样变压器的结构尺寸也就减小了。
明白了以上原理，也就不难理解，为何高频变压器线圈匝数很少，变压器的尺寸也很小，可是低频变压器线圈匝数则较多。
假如高频变压器与低频变压器功率相同，高频变压器的体积非常小，只有低频变压器的10%。低频变压器必须进行保护，降低u值，必须采用硅钢片制做，可是效率并不好，较为可行的方法就是，将低频变压器的体积做大，这样才便于排热。
5分钟看明白高频变压器和低频变压器 - 电源论坛_电源技术论坛 - 21ic电子技术开发论坛
参考：
【硬十宝典】——1.1【基础知识】电源的分类_电源的类型-CSDN博客
【硬十宝典】——1.2【基础知识】开关电源各种拓扑结构的特点_two-transistor forward双晶体管正激的工作原理-CSDN博客
超详细|开关电源电路图及原理讲解-CSDN博客
评论区