各种形式的开关模式电源 (SMPS) 是如今的一种关键设备，用于将交流电转换为直流电或将一个电平上的直流电转换为一个或多个新电平上的直流电。 经典线性电源调整电源交流电并使用大电容器和电感器来过滤 60 周期脉冲。 SMPS 首先每秒打开和关闭输入电源数千次，甚至可能数百万次。 产生的高频率脉冲需要更低值的电感器和电容器，从而节省宝贵的空间并提高总效率。
SMPS 或切换器已发展出用于完成此任务的许多不同拓扑，每种类型具有不同的优点和缺点。 但所有类型的中心是在对电感器应用电压并且电流开始流过它时，能量会存储在电感器中，并且与应用电压相反的电压会出现在电感器上，与应用的电压相反。 随着时间的推移，电感器会减少其反抗。 如果在电感器的反抗结束之前消除电流，则存储的能量会产生流动方向与原始反方向相反的电压和电流。
降压变换器
在较高的直流电压必须转换为较低的直流值时，使用降压变换器。 它通常用于替代效率非常低下的线性稳压器，现代设备的效率为 95% 或更高。
图 1：打开开关的降压变换器。 （来源：Learnabout Electronics）
上图是降压变换器的高度简化图。 在打开“开关”（通常是功率 MOSFET）时，会在电感器 (L1) 中产生与电源中电压相反的电压。 因此，负载和电容器 (C1) 中的电压绝不会与电源中的输入电压一样高。
图 2：关闭开关的降压变换器。 （来源：Learnabout Electronics）
在开关关闭时，仍留在电感器线圈中的能量会感应出反方向的电压 — 与电源最初提供的方向相同。 该电压（总是小于电源的电压）通过负载和电容器，并且二极管会打开，替代现已断开连接的电源来完成循环。
因此，负载中的电压总是小于电压电源的电压。 电容器会存储电能，并且当存储在电感器磁场中的电能开始减少时，电容器的电荷会一直将电流流到负载中。 MOSFET 会连续打开和关闭，重复此周期。 通过选择电感器和电容器的正确值，并通过提供在一个打开/关闭周期中开关关闭或打开/关闭（工作周期）的自动时间调整，实现显著的稳定性和效率。
升压变换器
升压变换器是通常用于提高电源电压的直流至直流变换器，但它也可调整为提供更低电压。
图 3：升压变换器。 （来源：The University of Newcastle）
在 MOSFET 开关打开时，源电流会在电感器中建立与它相反的磁场。 在开关关闭时，像以前一样，电压会改变方向。 现在，电源电压升高，因为另外增加了电感器产生的电压。 产生的更高电压经过二极管，提供电压来为电容器充电并流过负载电阻。
然后，在开关打开时，存储在电容器中的电荷无法流过二极管，因为二极管本身只能单向传递电压，因此它仅保持连接到负载电阻。 像以前一样，电荷在电感器中出现，并周期性重复。
逆向变换器
此类型的切换器可使用交流或直流电压工作。 因为源功率是通过将 MOSFET 直接切换到变压器来打开和关闭的，所以此类型的供应具有在输出电压以及地面和输电干线之间提供隔离的优点。 这在许多应用中至关重要（请参见“医疗电源提供多级保护”）。
虽然逆向的详细设计（例如所有 SMPS）非常复杂，但基本原则非常简单。
图 4：逆向变换器。 （来源：Texas Instruments）
在开关（通常是功率 MOSFET）打开后，变压器会通电。 变压器的输入电压与其输出电压的关系由其绕线比例决定。 变压器接线上的“点”指示输入接线上的正电压表示负电压将出现在感应线圈上。 因此，二极管将反向偏压，没有电流流动，但会在初级（输入）线圈的接线中产生磁场。
在开关关闭后，存储在初级线圈中的磁场会在感应线圈中感应相反的电压。 现在正向偏压的二极管允许电能流过负载和电容器。 在开关再次打开后，电容器的存储电荷将只能通过负载放电，因为二极管再次反向偏压。 像前面介绍的 SMTP 一样，周期性重复，并且通过正确选择变压器和电容器以及动态监视工作周期，可以在实际条件下保持所需的输出。
本文中介绍的三种拓扑可能是现今服务中最常用的拓扑，但有许多其他变化。 设计人员将寻找以商用硅片形式暗指的许多控制电路，还将寻找可用于 OEM 设计的各种完整电源部（请参见“开关电源效率创新高”）。 另外，研究人员开始努力寻找办法来提供更小更轻的电源转换器，并满足提高效率和减少发热的补充性目标。 尤其有前景的拓扑是高频共振转换（请参见“频率非常高的共振转换”），它最近已进入商业应用。
降压变换器
在较高的直流电压必须转换为较低的直流值时，使用降压变换器。 它通常用于替代效率非常低下的线性稳压器，现代设备的效率为 95% 或更高。
图 1：打开开关的降压变换器。 （来源：Learnabout Electronics）
上图是降压变换器的高度简化图。 在打开“开关”（通常是功率 MOSFET）时，会在电感器 (L1) 中产生与电源中电压相反的电压。 因此，负载和电容器 (C1) 中的电压绝不会与电源中的输入电压一样高。
图 2：关闭开关的降压变换器。 （来源：Learnabout Electronics）
在开关关闭时，仍留在电感器线圈中的能量会感应出反方向的电压 — 与电源最初提供的方向相同。 该电压（总是小于电源的电压）通过负载和电容器，并且二极管会打开，替代现已断开连接的电源来完成循环。
因此，负载中的电压总是小于电压电源的电压。 电容器会存储电能，并且当存储在电感器磁场中的电能开始减少时，电容器的电荷会一直将电流流到负载中。 MOSFET 会连续打开和关闭，重复此周期。 通过选择电感器和电容器的正确值，并通过提供在一个打开/关闭周期中开关关闭或打开/关闭（工作周期）的自动时间调整，实现显著的稳定性和效率。
升压变换器
升压变换器是通常用于提高电源电压的直流至直流变换器，但它也可调整为提供更低电压。
图 3：升压变换器。 （来源：The University of Newcastle）
在 MOSFET 开关打开时，源电流会在电感器中建立与它相反的磁场。 在开关关闭时，像以前一样，电压会改变方向。 现在，电源电压升高，因为另外增加了电感器产生的电压。 产生的更高电压经过二极管，提供电压来为电容器充电并流过负载电阻。
然后，在开关打开时，存储在电容器中的电荷无法流过二极管，因为二极管本身只能单向传递电压，因此它仅保持连接到负载电阻。 像以前一样，电荷在电感器中出现，并周期性重复。
逆向变换器
此类型的切换器可使用交流或直流电压工作。 因为源功率是通过将 MOSFET 直接切换到变压器来打开和关闭的，所以此类型的供应具有在输出电压以及地面和输电干线之间提供隔离的优点。 这在许多应用中至关重要（请参见“医疗电源提供多级保护”）。
虽然逆向的详细设计（例如所有 SMPS）非常复杂，但基本原则非常简单。
图 4：逆向变换器。 （来源：Texas Instruments）
在开关（通常是功率 MOSFET）打开后，变压器会通电。 变压器的输入电压与其输出电压的关系由其绕线比例决定。 变压器接线上的“点”指示输入接线上的正电压表示负电压将出现在感应线圈上。 因此，二极管将反向偏压，没有电流流动，但会在初级（输入）线圈的接线中产生磁场。
在开关关闭后，存储在初级线圈中的磁场会在感应线圈中感应相反的电压。 现在正向偏压的二极管允许电能流过负载和电容器。 在开关再次打开后，电容器的存储电荷将只能通过负载放电，因为二极管再次反向偏压。 像前面介绍的 SMTP 一样，周期性重复，并且通过正确选择变压器和电容器以及动态监视工作周期，可以在实际条件下保持所需的输出。
本文中介绍的三种拓扑可能是现今服务中最常用的拓扑，但有许多其他变化。 设计人员将寻找以商用硅片形式暗指的许多控制电路，还将寻找可用于 OEM 设计的各种完整电源部（请参见“开关电源效率创新高”）。 另外，研究人员开始努力寻找办法来提供更小更轻的电源转换器，并满足提高效率和减少发热的补充性目标。 尤其有前景的拓扑是高频共振转换（请参见“频率非常高的共振转换”），它最近已进入商业应用。