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什么是电源？

电源是一种提供电力能源的设备，它可以将一种电力能源形式转换成另外—种电力能源形式，并能对其进行控制和调节。
电源的种类繁多，从日常生活中的形形式式的电源适配器，到嵌入式系统之中不同电压轨的电源模块，我们习以为常。
电源如果从拓扑结构进行分类，基本的拓扑有三类分别是降压、升压和升降压。而其余的拓扑结构均由此派生而来。
当今社会，人们对电源模块的小型化、薄型化的需求越来越执着，同时因电子产品的功能增多而导致电源的输出功率日益增大。需求逼迫着电源设计工作者，努力地不断地提升电源的功率密度及效率，这是一个不小的挑战!

离线式开关电源的应用场景

离线式开关电源，比如手机充电器，把市电220V转化为5V直流给手机充电。
反激变换器
正激变换器
推挽变换器
桥式变换器
电源拓扑结构&桥式拓扑结构 - 图1
反激变换器只能在150W以下的低成本方案，正激和推挽功率比反激大，但是使用电压却是200V，这就导致它们无法再中国和欧洲市场使用，所以想使用的话必须使用桥式变换器。
美国和日本市场是110V。
电源拓扑结构&桥式拓扑结构 - 图2

电源拓扑详解

输入整流

离线式开关电源是一种不使用工频变压器，直接从市电获取电力的电源，首先通过输入整流桥将交流电转化为高压直流电。
电源拓扑结构&桥式拓扑结构 - 图3
交流220V时，S1保持断开
==>全波整流
==>输出直流电压: Vdc=1.4*220=308V
交流110V时(如美国、日本)，S1保持闭合
==>倍压全波整流
==>输出直流电压: Vdc=2_1.4_110=308V
注意：

兼容交流110V及220V电网
通常S1并不是实际的开关，更常见的情形是,一段跳线。在110V AC输入时安装,在220V AC输入时不安装。如果无成本顾虑,S1也可使用自动网压检测和开关电路。

半桥变换器

它有两个开关管，高频变压器，输出整流与输出滤波组成。

工作原理
Q1、Q2交替导通半个周期。
C1与C2相等,节点电压为1/2Vdc。
小容量隔直电容Cb防止磁偏引起磁饱和。分析时，可忽略Cb。
初级线圈Np接在C1与C2的节点
任何一个晶体管导通，另一个晶体管承受Vdc的电(~308V)

全桥变换器

在半桥的基础上又增加了两个开关管。
Q2、Q3与Q4、Q1交替导通半个周期
变压器初级电压为方波，幅度为+/-Vdc而非半桥的+/-Vdc/2
晶体管关断电压与半桥同，等于Vdc
初级线圈Np接在Q1、Q2与Q3、Q4C节点之间
在晶体管承受相同峰值电流和电压的条件下，全桥变换器的输出功率相比半桥加倍。

桥式变换器的最大输出功率，由峰值初级电流和晶体管所能承受的最大关断电压所限制。

提升桥式拓扑的开关效率

去增加开关频率

有效减小无源组件（譬如转换器和滤波器)的尺寸
开关频率增加导致开关损耗增加

开关损耗的产生机理：

开关管在导通与关闭过程中，电压与电流的交叠导致损耗，P=U*l;
开关频率越高意味着开关的次数越多，开关损耗也就越大;

所以，如果在开关管导通或关闭时，电压或者电流为零，则开关损耗可为零。
开关在电压或电流同时为零时关断和开通(ZVS,ZCS)，这样开关损耗才会真正为零。要实现这个目标，必须采用谐振技术;
什么是谐振？
电感、电容串联或并联可以构成谐振电路，使得在直流电源电路中，电流按照正弦规律变化;
电流或电压按正弦规律变化，必然存在过零点，在过零点时开关器件开通或关断，则产生的开关损耗就可以为零。
示意图如下：
电源拓扑结构&桥式拓扑结构 - 图7