开关电源（Switching Power Supply）是一种高效的电能转换装置。它通过高频开关的方式，将输入的交流电（AC）或直流电（DC）转换成所需的直流电压/电流输出。

核心工作原理：

1. 整流滤波： 输入交流电（如220V市电）先经过二极管整流成脉动直流，再用电容初步滤波。
2. 高频开关转换： 这是最关键的部分！
   • 利用开关器件（如MOSFET、IGBT）在高频（通常是数万Hz到数百万Hz）下快速“开通”和“关断”，将直流电“斩波”成一系列高频脉冲。
   • 开关频率远高于市电频率（50/60Hz）。
3. 变压器（隔离）或电感（非隔离）变换： 将高频脉冲加到变压器（进行电压转换和电气隔离）或电感等储能元件上。变压器的作用是：
   • 电压变换： 通过匝数比调整输出电压。
   • 电气隔离： 断开输入与输出的直接电气连接，提高安全性。
   • 传递能量： 利用磁场在通断周期中存储和释放能量。
4. 二次整流滤波： 变压器次级输出的高频脉冲经整流二极管再次整流成脉动直流，再用电容等元件滤除高频纹波，得到平滑、稳定的直流输出电压。
5. 反馈控制（稳压）： 通过反馈环路（光耦等）实时监测输出电压，将其与内部基准电压比较。比较结果（误差信号）控制开关器件的通断时间（脉冲宽度） 或频率：
   • PWM（脉宽调制）： 最常用，固定开关频率，调整脉冲导通时间（脉宽） 来改变平均电压。
   • PFM（脉频调制）： 固定脉冲宽度，调整开关频率（较少用）。
   • 当输出电压上升时，控制器会缩短导通时间（或降低频率） 来降低输出电压；反之则延长导通时间（或提高频率） 来升高输出电压，从而实现精确的电压调节（稳压）。

关键特点/优势（相比传统的线性电源）：

1. 效率高 (70%-95+%)： 开关器件工作在饱和导通（低电阻耗能小）或完全截止（基本不耗能）状态，避免了线性电源中大功率调整管始终工作在线性放大区而产生的巨大热能损耗。
2. 体积小、重量轻： 工作频率高，可以大大减小变压器、电感、电容等无源元件的体积。
3. 功率密度高： 在相同体积或重量下能提供更大的输出功率。
4. 适应性强/输入电压范围宽： 通过控制策略可以适应很宽的输入电压变化（如110V-240V交流）。
5. 输出电压可调范围广： 可通过反馈设计得到不同的输出电压。
6. 可设计隔离结构提高安全性。

缺点：

1. 电路复杂： 控制电路、驱动电路、反馈环等较线性电源复杂。
2. 电磁干扰 (EMI) 较强： 高频开关会产生较多电磁噪声，需要良好的滤波和屏蔽设计。
3. 输出纹波稍大： 虽然经过滤波，但高频开关仍会在输出端产生一定的电压波动（纹波），在要求极高精度的场合需要额外处理。
4. 动态响应相对慢： 在输出负载突变时，电压调整需要数个开关周期才能跟上。

应用范围 (极其广泛)：

几乎所有现代电子设备都在使用开关电源：

• 消费电子： 手机/笔记本充电器、适配器、台式电脑电源、电视、游戏机等。
• 工业设备： 数控机床、伺服驱动器、自动化设备控制器等。
• 通信设备： 路由器、交换机、基站电源模块等。
• 照明： LED 驱动器。
• 新能源： 光伏逆变器（DC-DC升压部分）、电动汽车充电器（OBC）和车载DC-DC转换器。
• 医疗仪器： 影像设备（如CT, MRI）、手术设备等（需特别注意隔离和安全）。

总结： 开关电源是利用高速开关、变压器/电感储能释能、PWM/PFM控制及反馈调节等技术，实现高效、小型化、稳压直流输出的电源。它是现代电子设备能做得轻便节能的关键技术之一。