开关电容变换器输出电压倍增的基本工作原理

buck变换器工作原理
Buck变换器是一种常用的直流电压变换器，常用于电路中降压转换。

其工作原理是通过将输入电压进行开关调制，从而控制输出电压的大小。

具体来说，当开关管导通时，电感储能，电容放电，此时输出电压为输入电压减去开关管的压降；当开关管截止时，电感释放能量，此时输出电压为输入电压减去电感边上的电压。

通过不断地反复开关，可实现输出电压的稳定。

Buck变换器的核心元件是开关管、电感和电容。

开关管的特点是导通电阻小，截止电阻大，可以控制电流的流通；电感可以储存能量，可以平滑输出电流；电容则可以平滑输出电压。

通过合理地组合这些元件，可以实现稳定的降压变换。

此外，Buck变换器还需要一些控制电路，如脉宽调制(PWM)控制器，用于控制开关管的导通时间；反馈电路，用于感知输出电压，并通过控制电路进行反馈调节。

这些控制电路可以根据具体的应用场合进行调整，以达到最佳的变换效果。

总之，Buck变换器是一种简单而高效的直流电压变换器，广泛应用于电子设备和电路中。

理解其工作原理，可以帮助我们更好地应用和设计相关电路。

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升压变换器工作原理
升压变换器是一种电子电路，可以将输入电压升高到更高的电压。

它的工作原理基于电感和电容的相互作用，通过周期性地切换电路中的电流和电压来实现电压升高。

升压变换器通常由以下几个部分组成：
1. 输入电源：提供输入电压。

2. 开关管：控制电路中的电流和电压。

3. 电感：存储电能并将其传递到输出端。

4. 电容：平滑输出电压。

5. 输出负载：接收升压后的电压。

升压变换器的工作原理如下：
1. 当开关管关闭时，输入电源的电流通过电感，电感储存电能。

2. 当开关管打开时，电感中储存的电能被释放，电流开始流向输出负载。

3. 电容平滑输出电压，使输出电压稳定。

4. 当开关管再次关闭时，电感中的电流被截断，电感中的磁场崩溃，电感中的电能被释放，电流继续流向输出负载。

5. 重复以上步骤，周期性地切换电路中的电流和电压，从而实现电压升高。

升压变换器有许多应用，例如电子设备、太阳能电池板和汽车点火系统等。

在这些应用中，升压变换器可以将低电压转换为高电压，以满足设备的需求。

总之，升压变换器是一种非常有用的电子电路，可以将输入电压升高到更高的电压。

它的工作原理基于电感和电容的相互作用，通过周期性地切换电路中的电流和电压来实现电压升高。

buck变换器工作原理
Buck变换器是一种常用的DC-DC转换器，它的工作原理是利用电感和开关管等元器件，将高电压输入转换为低电压输出。

其基本结构包括输入滤波器、升压电路、开关控制电路、输出滤波器等部分。

在Buck变换器工作时，开关管周期性地开启和关闭，从而形成了一个高频矩形波形的开关信号。

当开关管导通时，电感中储存的电能会转移到输出端，从而使输出电压升高；当开关管关闭时，输出端的电容会释放能量，从而使输出电压下降。

通过控制开关管的导通和关闭时间，可以实现输出电压的稳定控制。

Buck变换器的优点是体积小、效率高、成本低。

它广泛应用于电子设备、通信设备、汽车电子等领域，成为现代电子技术中不可或缺的组成部分。

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电感电容降压电路工作原理电感电容降压电路是一种常见的电路拓扑结构，它能够将高电压的直流电源降压到需要的电压水平。

这种电路通常被广泛应用在各种电子设备和系统中，包括通信设备、电源模块、调节器和逆变器等。

了解其工作原理对于理解电子电路的基本原理和提高工程技能至关重要。

下面将详细介绍电感电容降压电路的工作原理。

一、电感电容降压电路的基本结构电感电容降压电路通常由输入电容、滤波电感、开关管、输出整流电容和输出负载组成。

在工作中，输入电源的电压通过滤波电感和开关管的控制被转换成所需的输出电压，输出负载会接收到这一水平的电压。

整个电路可以看作一个能够转换高电压到低电压的控制系统。

二、电路的工作原理1. 输入滤波在电路的工作开始时，输入电源的直流电压首先通过输入电容进行滤波。

输入电容能够去除输入电源中的高频噪音并降低电压的纹波。

2. 开关管的控制控制开关管的导通及关断状态能够实现对输入电压的调节。

当开关管导通时，输入电源的电压会通过电感传导到输出端，此时开关管处于导通状态。

而当开关管关断时，则输入电源的电压不会传导到输出端。

根据开关管的开关频率和占空比大小，输出的电压也会相应地被调节。

3. 输出整流在输出端，通常还会加上一个输出整流电容。

输出整流电容能够平滑输出电压，使其更加稳定。

三、电感电容降压电路的工作特点电感电容降压电路的工作原理在工程中有一些显著的特点：1. 有效降压：由于电感的特性，电感电容降压电路能够很好地实现高压到低压的转换，保证输出电压的稳定性。

2. 高效率：通过控制开关管的开关频率和占空比，电感电容降压电路能够实现高效率的电压转换。

3. 可靠性：电感电容降压电路通常具有较高的工作可靠性，能够适应多种工作环境和负载变化。

四、电感电容降压电路在实际工程中的应用电感电容降压电路在电子电路和电源系统中具有广泛的应用，例如在直流-直流变换器、开关电源、逆变器、电源管理单元以及各种嵌入式系统中都能看到电感电容降压电路的身影。

电荷泵，也称为开关电容式电压变换器，是一种利用所谓的"快速"(flying)或"泵送"电容(而非电感或变压器)来储能的DC-DC(变换器)。

1.电荷泵工作原理电荷泵的基本原理是给电容充电，把电容从充电电路取下以隔离充进的电荷，然后连接到另一个电路上，传递刚才隔离的电荷。

我们形象地把这个传递电荷的电容看成是“装了电子的水桶”。

从一个大水箱把这个桶接满，关闭龙头，然后把桶里的水倒进一个大水箱[8]。

电荷泵也称为开关电容式电压变换器，是一种利用所谓的“快速”或“泵送”电容，而非电感或变压器来储能的DC-DC变换器（直流变换器）。

它们能使输入电压升高或降低，也可以用于产生负电压。

其内部的MOSFET开关阵列以一定的方式控制快速电容器的充电和放电，从而使输入电压以一定因数(1/2,2或3)倍增或降低，从而得到所需要的输出电压。

2.电荷泵升压电路原理电荷泵也称为开关电容式电压变换器，是一种利用所谓的“快速”（Flying）或“泵送”电容（而非电感或变压器）来储能的DC-DC（变换器）。

它们能使输入电压升高或降低，也可以用于产生负电压。

其内部的FET开关阵列以一定方式控制快速电容器的充电和放电，从而使输入电压以一定因数（0.5，2或3）倍增或降低，从而得到所需要的输出电压。

这种特别的调制过程可以保证高达80%的效率，而且只需外接陶瓷电容。

由于电路是开关工作的，电荷泵结构也会产生一定的输出纹波和EMI（电磁干扰）。

电荷泵通过控制泵电容及调节开关来保持稳定的输出电压，电荷泵开关网络在泵电容充电和放电变换周期内可以实现泵电容的并行或串行排列。

在给定的输入、输出条件（差分电压）下，应选择电荷泵的最优工作模式以保持要求的输出电压。

电荷泵开关网络采用的MOSFET 器件具有尺寸小，成本低，开关速度快，损耗最低等特点。

3.电荷泵快充原理电荷泵也叫无电感式DC-DC转换器，利用电容作为储能元件来进行电压电流的变换。

六种基本DCDC变换器拓扑结构总结DC-DC变换器是一种将一种直流电压转换为另一种直流电压的电子设备。

根据其拓扑结构，可以将DC-DC变换器分为六种基本拓扑结构。

下面将对这六种拓扑结构进行总结。

1. 升压型拓扑结构（Boost Converter）：升压型拓扑结构是将输入电压提升到更高电压的一种拓扑结构。

其基本结构由一个电感、一个开关管、一个二极管和一个输出滤波电容组成。

工作原理为当开关管打开时，电感储存能量；当开关管关闭时，电感释放储存的能量，将电流经过二极管和输出滤波电容供给负载。

2. Buck拓扑结构（降压型拓扑结构）：Buck拓扑结构是将输入电压降低到更低电压的一种拓扑结构。

其基本结构由一个电感、一个开关管和一个输出滤波电容组成。

工作原理为当开关管打开时，电感储存能量；当开关管关闭时，电感释放储存的能量，将电流经过输出滤波电容供给负载。

3. Buck-Boost拓扑结构（降升压型拓扑结构）：Buck-Boost拓扑结构可以实现输入电压的增益和降低。

其基本结构由一个电感、一个开关管和一个输出滤波电容组成。

工作原理为当开关管打开时，电感储存能量；当开关管关闭时，电感释放储存的能量，将电流经过输出滤波电容供给负载。

该拓扑结构可以实现输入电压大于、等于或小于输出电压的转换。

4. 反激型拓扑结构（Flyback Converter）：反激型拓扑结构是一种将输入电压转换为输出电压的一种拓扑结构。

其基本结构由一个变压器、一个开关管和一个输出滤波电容组成。

工作原理为开关管导通时，电能储存在变压器中；开关管关闭时，变压器释放储存的能量，将电流经过输出滤波电容供给负载。

5. 单边反激型拓扑结构（Half-Bridge Converter）：单边反激型拓扑结构也是一种将输入电压转换为输出电压的一种拓扑结构。

其基本结构由两个开关管、一对二极管和一个输出滤波电容组成。

工作原理为开关管交替导通和关闭，将输入直流电压分别连接到变压器的两个输入端，以实现电压的转换。

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boost变换器工作原理引言：在电子设备中，为了提供稳定的直流电压，通常需要使用变换器来对输入电压进行转换。

其中一种常用的变换器是boost变换器，它可以将输入电压提升到较高的输出电压。

本文将介绍boost变换器的工作原理及其关键组成部分。

一、什么是boost变换器？boost变换器是一种直流-直流（DC-DC）变换器，用于将低电压升高到较高的电压。

它通过周期性开关和储能元件实现输入电压的提升。

boost变换器常用于电子设备中，例如电源供应、电动汽车、太阳能电池等。

二、boost变换器的工作原理1. 关键元件boost变换器由以下几个关键元件组成：- 输入电压源Vin：提供输入电压，一般为直流电压。

- 开关元件：用于周期性地开关电路，将输入电压传递到输出电路。

- 电感元件L：通过储存能量来实现电压的升高。

- 负载元件：接收输出电压，一般为电子设备或电路。

- 电容元件C：用于平滑输出电压。

2. 工作原理boost变换器的工作原理可以分为两个阶段：导通阶段和截止阶段。

（1）导通阶段：当开关元件导通时（一般为MOSFET），输入电压Vin通过电感元件L传递到负载元件和电容元件。

在此阶段，电感元件L储存了能量，同时电容元件C开始充电。

（2）截止阶段：当开关元件截止时，电感元件L的储能电流无法继续流动，此时输出电压Vo通过电容元件C供给负载元件。

在此阶段，电容元件C 平滑输出电压，保持稳定的直流电压。

3. 控制策略为了实现输出电压的稳定性，boost变换器通常采用脉宽调制（PWM）控制策略。

通过调节开关元件的导通时间和截止时间，可以控制输出电压的大小。

当输出电压过低时，开关元件导通时间延长；当输出电压过高时，开关元件截止时间延长。

通过不断调整开关元件的导通和截止时间，可以使输出电压保持在设定值附近。

三、boost变换器的优势和应用领域1. 优势- 提供较高的输出电压：boost变换器可以将低电压提升到较高的电压，满足某些电子设备对高电压的需求。

buckboost变换器工作原理小伙伴们！今天咱们来唠唠buck - boost变换器这个超有趣的东西的工作原理呀。

你可以把buck - boost变换器想象成一个超级有魔法的小盒子。

这个小盒子呢，就像是一个能量的魔术师，能把输入的电压变来变去。

咱们先说说这个变换器的组成部分吧。

它有电感呀，就像是一个小小的能量储存库。

这个电感可神奇了呢，它就像一个很贪吃的小怪兽，当电流流过的时候，它就会把能量储存起来。

还有电容呢，电容就像是一个稳定器，它的作用就是让输出的电压变得平滑一些，不要像调皮的小孩子那样上蹿下跳的。

当然啦，还有开关管，这个开关管就像是一个小门卫，它决定什么时候让电流通过，什么时候把路给堵上。

那它到底是怎么工作的呢？当开关管导通的时候呀，就像是打开了一扇通往电感的大门。

电流就会欢快地流进电感，电感这个小贪吃鬼就开始储存能量啦。

这个时候呢，电容也在旁边静静地看着，它可能在想：“哼，你先储存着，等会儿还得我来让电压稳定呢。

”这个时候的输入电压就会给电感充电，同时呢，因为电容之前储存了一些能量，所以负载也能得到一部分能量供应。

然后呢，当开关管断开的时候，这可就有趣了。

电感这个储存了能量的小怪兽可不愿意就这么干等着呀。

它就会把自己储存的能量释放出来，这个时候电流就会改变方向，通过二极管流向电容和负载。

电容呢，就开始发挥它稳定电压的作用啦。

它把电感释放出来的能量变得更加平滑，这样输出的电压就不会突然变得很高或者很低啦。

你看，这个buck - boost变换器就这么在开关管的导通和断开之间，把输入电压变成了我们想要的输出电压。

如果我们想要降低电压，它就能像一个小工匠一样，精心地把电压给降下来；如果我们想要升高电压呢，它也能巧妙地把电压给升上去。

而且呀，这个buck - boost变换器在很多地方都超级有用呢。

比如说在那些需要不同电压等级的电子设备里。

就像你的手机充电器，它可能就用到了类似的原理哦。

手机电池需要一个合适的电压来充电，如果输入的电压不合适，这个变换器就能把它变成合适的电压，这样就能安全又快速地给手机充电啦。

buck boost工作原理
Buck-boost 转换器是一种电力转换装置，主要用于改变直流电压的数值。

它是一种开关模式功率转换器，通过不断开闭开关元件来调整电路的结构，从而改变输出电压。

Buck-boost 转换器的工作原理如下：
1. 输入电压与电流：输入电压通过输入电感与输入电容进行滤波，使其稳定。

输入电流经过开关管，并受到控制电路中的控制信号所调节。

2. 控制电路：控制电路根据输出电压与参考电压之间的差异，生成控制信号，并通过控制信号来开闭开关元件。

3. 开闭开关元件：开闭开关元件能够将输入电源与负载连接或断开连接。

当开关打开时，电能通过输入电感和输出电感传输到负载；当开关关闭时，输入电源与负载断开连接，电路储存的能量通过二极管传递给负载。

4. 输出电压：通过适当调节开关的开闭时间比例，控制电路能够确保输出电压在可接受的范围内。

当需要提高输出电压时，开关周期的占空比增加，电路能量储存时间增加，输出电压变高；相反，需要降低输出电压时，开关周期的占空比减小，电路能量储存时间减少，输出电压变低。

总体上，buck-boost转换器通过不断开闭开关元件，控制电路中的能量储存和传输，从而实现输出电压的调整和稳定。

电荷泵式变换器与SEPIC变换器的原理及特点1、电荷泵式变换器的基本原理是什么？电荷泵式变换器亦称开关电容式变换器，简称为泵电源。

电荷泵式极性反转式变换器的电路原理如图2-5-5所示。

以模拟开关S1和S2为一组，S3和S4为另一组，两组开关交替通、断。

正半周时S1与S2闭合，S3和S4断开，C1被充电到UDD。

负半周时S3和S4闭合，S1与S2断开，C1的正端接地，负端接UO。

由于C1与C2并联，使C1上的一部分电荷就转移到C2，并在C2上形成负压输出。

在模拟开关的作用下，C1被不断地充电，使其两端压降维持在UDD值。

显然，C1就相当于一个“充电泵”，故称之为泵电容，由C1、C2等构成泵电源。

该电路属于高效电源变换器，电能损耗极低。

图2-5-5电荷泵式变换器的电路原理2、电荷泵式变换器有哪些特点？电荷泵式变换器具有以下特点：（1）在开关频率作用下利用一只电容快速地传递能量，输出负电压的幅度既可高于输入电压，也可低于或等于输入电压。

因此亦可将其列入降压/升压式变换器。

（2）电源效率高（可高达90%）、外围电路简单（仅需两只电容），还可实现倍压或多倍压输出。

（3）在开关周期内，首先将电荷储存在电容中，然后转移到输出端。

C1的电容量与开关频率和输出负载电流有关。

C1、C2应采用漏电小、性能稳定的钽电容器。

（4）芯片中的S1和S2可采用功率开关管MOSFET，以提供大电流输出。

3、SEPIC变换器的基本原理是什么？SEPIC（Single Ended Primary Inductor Converter）是单端一次侧电感式变换器的简称。

SEPIC变换器的简化电路及工作原理如图2-5-4（a）～（c）所示。

典型电路中包含两只电感器L1和L2、两只电容器C1和C2、整流管VD及开关S（即功率开关管），如图2-5-4（a）所示。

当开关S闭合时VD截止，L1上的电流沿着UI→L1→S的回路，对L1进行储能；与此同时C1经过S对L2进行储能，输出电容C2放电，给负载提供电流IO，如图2-5-4（b）所示。

电荷泵是什么
电荷泵是什幺
电荷泵，也称为开关电容式电压变换器，是一种利用所谓的快速（flying）或泵送电容（而非电感或变压器）来储能的DC-DC（变换器）。

 
定义：也称为开关电容式电压变换器，是一种利用所谓的快速（flying）或泵送电容（而非电感或变压器）来储能的DC-DC（变换器）。

它们能使输入电压升高或降低，也可以用于产生负电压。

其内部的FET开关阵列以一定方式控制快速电容器的充电和放电，从而使输入电压以一定因数（0.5，2或3）倍增或降低，从而得到所需要的输出电压。

这种特别的调制过程可以保证高达80%的效率，而且只需外接陶瓷电容。

由于电路是开关工作的，电荷泵结构也会产生一定的输出纹波和EMI（电磁干扰）。

DC-DC：直流－直流转换模块
电荷泵原理。

buck变换器工作原理
Buck变换器是一种广泛使用的DC-DC变换器，具有高效率、小
体积和低成本等优点，被广泛应用于电子设备中。

它主要基于电感和电容的存储能量原理，使用 MOSFET 开关控制电感电流的方向和大小，通过这种方式将输入电压降低到所需的输出电压。

Buck 变换器的工作原理实际上非常简单。

当 MOSFET 开关打开时，电感中储存的能量开始通过二极管传递到输出电容器中，输出电压随之上升。

当 MOSFET 开关关闭时，电感中的电流会继续流动，但是此时它会通过二极管回到输入电源中，此时输出电压开始下降。

通过合理的控制 MOSFET 开关的开关时间和电感电流大小，可以将输出电压稳定在所需的数值。

此外，Buck 变换器还可以通过负反
馈控制，使输出电压更加稳定和精确。

总的来说，Buck 变换器的工作原理简单易懂，但是要实现高效
率和高稳定性的输出需要对其控制方法和参数进行精细调整。

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倍压电路原理
倍压电路是一种电子电路，它可以将输入电压放大为比原始电压高出许多倍的输出电压。

它的主要原理是利用反馈技术，将输入电压反馈到输出。

这种电路可以提供较小的电源电压，但是可以产生较大的输出电压。

倍压电路的结构包括一个输入部分和一个输出部分。

输入部分通常由放大器、反馈电阻和输入电阻组成。

输出部分由放大器、输出电阻和负反馈电阻组成。

当输入电压通过输入电阻进入放大器时，放大器会将它放大，并将放大后的电压通过输出电阻输出。

输出电压又通过负反馈电阻反馈到放大器，这样放大器就会继续将输入电压放大，最终产生的输出电压就比输入电压高出许多倍。

倍压电路的优点是它可以将输入电压放大成比原始电压高出许多倍的输出电压，它的结构简单，可用于多种电子电路，比如声音放大器、图像传感器和模拟转换器等。

另外，由于倍压电路的反馈特性，它的稳定性很好，因此在较低的输入电压下可以产生较大的输出电压，并且它可以有效抑制电源噪声。

总之，倍压电路是一种简单、实用、稳定性好的电子电路，它可以将较小的输入电压放大为比原始电压高出许多倍的输出电压，并且
可以有效抑制电源噪声，因此被广泛应用于多种电子电路中。

:　应用技术　16一种基于ＰＷＭ控制方法的开关电容ＤＣ－ＤＣ变换器　申帆梁杰申(华南理工大学自动化科学与工程学院)摘要：本文介绍了一种新型的开关电容升压DC-DC变换器拓扑结构，并利用状态空间平均法进行了稳态分析，最后用PWM控制方法进行了仿真，仿真结果验证了理论分析的正确性。

关键词：PWM；开关电容；DC-DC变换器１　电路拓扑及工作原理 图1为一升压开关电容DC-DC变换器的主拓扑电路。

该电路由两个完全对称的单元组成，每一单元是一个二级单阶的开关电容网络，包括四个控制开关和两个电容器，两个对称单元工作在互补状态，其工作过程完全相同，只是时序上相差半个周期，每个单元的工作持续时间为半个周期。

四个电容取值相等，C1=C2=C3=C4=C,设每个电容的串联寄生电阻为r，每个开关管的导通电阻为r’。

图1升压开关电容DC-DC变换器采用对称结构有如下优点。

（1）可提高开关电容变换器的功率。

（2）可保证输入电流连续，这能有效抑制输入电流畸变和降低电磁干扰，减小输出电压的纹波。

（3）可改善占空比调节的性能。

各开关的控制信号时序图如图2所示。

由图2可知，该变换器可分为四个工作状态：状态I（t0～t1）在t0～t1之间,开关S2、S4、S5、S7导通，S1、S3、S6、S8关断，电容C1、C2并联充电，同时另一半电路中的电容C3、C4被串联起来对负载放电，其放电时间为半个周期，因此开关S5、S7的占空比为50％的固定占空比。

通过控制开关S2、S4的占空比可调节电容C1、C2的充电时间，使C1、C2上的电压在状态I结束时保持在一稳定值，据等效电量关系法，这对保持输出电压稳定极具意义。

图2 开关控制信号时序图状态II（t1～t2）在t1～t2之间，S2、S4关断，其他开关状态保持不变，在状态II，电容C1、C2充电结束，而电容C3、C4继续和电源V1串联向负载放电，该过程一直持续到t2时刻。

状态III（t2～t3）在t2～t3之间，开关S1、S3、S6、S8导通，S2、S4、S5、S7关断，电容C3、C4并联充电，同时另一半电路中的电容C1、C2被串联起来对负载放电，其放电时间为半个周期，因此开关S1、S3的占空比也为50％的固定占空比。

第一章开关电源的基本工作原理开关电源是利用时间比率控制（Time Ratio Control,缩写为TRC）的方法来控制稳压输出的。

按TRC控制原理，有以下三种方式：1)脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation,缩写为PWM）。

开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。

2)脉冲频率调制（Pulse Frequency Modulation,缩写为PFM）导通脉冲宽度恒定，通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。

3)混合调制导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定，彼此都能改变的方式，它是以上二种方式的混合。

在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。

本设计采用的就是脉宽调制型开关稳压电源，其基本原理可参见右图。

对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。

直流平均电压Uo可由公式计算，即Uo=Um×T1/T式中Um —矩形脉冲最大电压值；T —矩形脉冲周期；T1 —矩形脉冲宽度。

从上式可以看出，当U m与T不变时，直流平均电压Uo将与脉冲宽度T1成正比。

这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。

[1]此外，为因应各种不同的输出功率，开关电源按DC/DC变换器的工作方式分又可分为反激式（Flyback）、顺向式（Forward）、全桥式（Full Bridge）、半桥式（Half Bridge）和推挽式（Push-Pull）等电路拓扑（Topology）结构。

其中单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路，输出功率为20～100Ｗ，可以同时输出不同的电压，且有较好的电压调整率，应用较为广泛。

本设计采用的就是该方案，其典型的电路如图所示。

[1]图1-1 反激式开关电源典型电路结构藉由PWM IC控制开关管的导通与否，配合次级侧的二极管和电容，即可得到稳定DC电压的输出。