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电源的分类可以按照电压转换类型分类，也可以按照转换原理分类。按照电压转换类型分类，可分为AC/DC（交流转直流电源）、DC/DC（直流转直流电源）和DC/AC（逆变电源）三种类型；按照转换原理分类，可分为线性电源与开关电源。电源的分类如图1.8所示。
图1.8 电源的分类
因为各个分类之间会有交叉，特别是开关电源的分类，因此可以按照分类维度去区分电源。各种拓扑也可以归类到其他的分类维度进行归类，但是由于其他分类维度也有交叉，所以单独按照拓扑进行分类。其实不用纠结具体分类的方法，分类也是为了服务于我们的设计和使用。我们可以按照“电压转换类型”“转换原理”两种分类方式进行两个维度的讨论。这两种分类方式之间肯定也有交叉，例如，AC/DC可以分为线性电源和开关电源，DC/DC也可以分为线性电源和开关电源。
按电压转换类型分类，电源可以分为AC/DC、DC/DC和DC/AC三类，不同分类电源的主要使用场景如表1.1所示。
表1.1 不同分类电源的主要使用场景
1. AC/DC电源
对于布满半导体芯片的电路来说，大部分的负载为直流负载，所以AC/DC和DC/DC是使用最多的类别。因为工业用电、家庭用电都是交流电（AC），而家用电器内部有大量的集成电路，所以需要各种电压值的直流电源。
AC/DC是开关电源的一类。该类电源也被称为一次电源——AC是交流，DC是直流，交流电源经过AC/DC电源获得一个或几个稳定的直流电压，功率从几瓦到几千瓦均有，用于不同场合。
AC/DC是将交流变换为直流。AC/DC变换器输入为50/60Hz的交流电，因为必须经整流、滤波，所以体积相对较大的滤波电容器是必不可少的，同时因受到安全标准（如UL、CCEE等）及EMC （Electro Magnetic Compatibility，电磁兼容性）之类的限制（如IEC、FCC、CSA等），交流输入这一侧必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件，这样就限制了AC/DC电源体积的小型化。
2. DC/DC电源
DC/DC电源指直流转换为直流的电源，从这个定义上看，广义的DC/DC表示直流转直流，那么实现直流转直流的线性电源电路也应该属于DC/DC电源。但是，有很多工程师将直流变换到直流且这种转换方式是通过开关方式实现的电源简称为DC/DC电源，这种情况我们可以理解为狭义的DC/DC。
3. DC/AC电源
DC/AC电源是将直流转换为交流的电源，又称为逆变电源或逆变器。DC/AC电源的类型由逆变电路决定，逆变电路的分类如下。
（1）根据输入直流电源的性质，可分为电压型逆变电路（Voltage Source Type Inverter，VSTI）和电流型逆变电路（Current Source Type Inverter，CSTI）。DC/AC电源变换电路由直流电源提供能量，为了保证直流电源为恒压源或恒流源，在直流电源的输出端须配有储能元件。若采用大电容作为储能元件，能够保证电压的稳定；若采用大电感作为储能元件，则能够保证电流的稳定。
（2）根据逆变电路结构的不同，可分为半桥式、全桥式和推挽式逆变电路。
（3）根据所用的电力电子器件的换流方式不同，可分为自关断、强迫换流、交流电源电动势换流和负载谐振换流逆变电路等。换流就是电流从一条支路换向另一条支路的过程。换流是为了有效地对电能进行变换和控制，电力电子电路实质上是一种按既定时序工作的大功率开关电路。
（4）由于负载的控制要求，逆变电路的输出电压（电流）和频率往往是变化的，根据电压和频率控制方法的不同，可分为脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）逆变电路、脉冲幅度调制（Pulse Amplitude Modulation，PAM）逆变电路，以及用阶梯波调幅或用数台逆变器通过变压器实现串、并联的移相调压的方波或阶梯波逆变器。
电源按照转换原理分类，可分为线性电源和开关电源。我们对电源进行线性电源和开关电源分类的时候，其实需要明确是AC/DC还是DC/DC。虽然这个分类是为了区分转换的原理，但是实现AC/DC功能的线性电源和开关电源，并不都是完整的交流转换为直流的过程，其中有些电路的一部分是由DC/DC组成的。
1. AC/DC的线性电源与开关电源
在有些书籍或在工程师日常工作中，会直接用线性电源特指“AC/DC的线性电源”，这是约定俗成及由一些历史原因造成的。什么是线性电源？线性电源是先将交流电经过变压器降低电压幅值，再经过整流电路整流得到脉冲直流电，然后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压。
AC/DC的线性电源和开关电源的特点区别如下。
AC/DC的线性电源先用工频变压器进行交流电降压，然后对其进行整流。通过变压器降压后电压已经比较低了，可以使用三端稳压器等电源芯片进行稳压。线性电源的调整管工作在放大状态，因而发热量大、效率低（与压降多少有关），需要增加体积庞大的散热片。工频变压器体积也相对较大，当要制作多组电压输出时，变压器体积会更大。
AC/DC开关电源的调整管工作在饱和和截止状态，因而发热量小、效率高。AC/DC开关电源省掉了大体积的工频变压器。但AC/DC开关电源输出的直流上面会叠加较大的纹波，在输出端并接稳压二极管有可能可以改善。另外，由于开关管工作时会产生很大的尖峰脉冲干扰，因此也需要在电路中串联磁珠，对电源质量进行改善。相对开关电源而言，线性电源的纹波可以做得很小。开关电源通过不同的拓扑结构可以实现降压、升压、升降压，而线性电源只能实现降压。
早期很多电源适配器都比较重，其转换原理就是AC/DC线性电源，其内部用的是工频变压器。AC/DC线性电源是先用变压器对交流电压进行降压，这种直接在市电进行降压的变压器，称为工频变压器，如图1.9所示。工频变压器也称作低频变压器，以示与开关电源用高频变压器有区别，工频变压器在过去传统的电源中有大量使用。工频电力工业的市电标准频率，一般也称作市电频率。在我国市电频率是50Hz，其他国家市电频率有的是60Hz。可以改变工频交流电的电压的变压器，就是工频变压器。工频变压器相对于高频变压器，一般体积比较大，所以由工频变压器实现的AC/DC线性电源体积也就比较大。
图1.10是典型的线性电源电路图，能够实现交流转直流，市电交流220V经过变压器、整流器、电容滤波，通过线性稳压管实现稳压，输出需要的电压值，该实例中实现+5V和-5V两个直流的输出。
图1.9 工频变压器
图1.10 典型的线性电源电路图
从20世纪60年代开始，由于微电子技术的快速发展，出现了高反压的晶体管（可以承受高压直流的反向电压），从此直流变换器就可以直接由市电经整流、滤波后输出一个高压直流，作为电源转换电路的输入，不再需要工频变压器先降压了，从而极大地扩大了它的应用范围，并在此基础上诞生了无工频降压变压器的开关电源。省掉工频变压器后，使得开关稳压电源的体积和重量大为减小，开关稳压电源才真正做到了效率高、体积小、重量轻。图1.11是一个单端输出的反激式开关电源的功率部分原理图。
图1.11 单端输出的反激式开关电源的功率部分原理图
AC/DC开关电源是需要先对交流电源进行整流、滤波，形成一个近似的直流高压，再通过控制开关管产生高频的脉冲，然后通过变压器进行变压。AC/DC开关电源效率更高，体积更小。体积小的一个重要原因是高频变压器比工频变压器体积小很多。
为什么频率越高，变压器体积越小？
变压器铁芯材料都有饱和磁场强度限制，所以磁场强度的峰值都有限制，而交流电的电流、磁场强度、磁通量都是正弦信号。同样幅度的正弦信号，频率越高，信号的变化率的峰值也越大（正弦信号过零的瞬间是变化率的峰值，而信号在峰值时变化率是0）。同时，感生电压又是由磁通量的变化率决定的。同样的每匝电压，频率越高，需要的磁通量的峰值就可以越小。但是前面提到，磁场强度的峰值是有限制的，故磁通量要求小了，铁芯的横截面积就可以小。
假如功率小一些，电流也就小一些，允许的导线细一些，电阻稍大一些，就允许增加匝数。这样，每匝的电压也就减小了，同样可以减小磁通量的要求，进而减小变压器体积。
假定材料一定，即饱和磁场强度一定，如果采用了具有更高饱和磁场强度的材料，也可以减小体积。我们知道，现在的变压器与几十年前同样规模的变压器相比，体积要小得多，就是因为采用了新型铁芯材料。
根据麦克斯韦方程，变压器线圈内的感生电动势E为
也就是磁通密度B随时间的变化率在N个面积为A C 的线匝的积分。
对于变压器，变压器原边的感生电动势E与输入侧加的电压U可以认为是线性关系。在变压器输入侧的U幅值不变的前提下，可以认为E幅值也不变。
当频率提高后，在磁通密度B峰值变化不大的前提下，每个周期内的磁通密度变化率dB/dt是大幅增加的，因此可以用更小的A C 或N实现相同的感生电动势E。A C 减小，意味着磁芯截面面积减小；N减小，意味着可以缩小磁芯空窗的面积，两者都有助于减小磁芯体积。高频变压器的横截面积更小，线圈的匝数变少，这样它的体积也就更小了。
2. DC/DC的线性电源与开关电源
几乎所有与电子相关的从业人员，最早接触的稳压电源都是三端稳压器，也是一种线性电源。因为只有三个管脚，所以三端稳压电源也是最简单的一种稳压电源。
常见的三端稳压集成电路有正电压输出的78××系列和负电压输出的79××系列。
三端稳压器是指可以实现稳压电压输出的集成电路，它只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端，常用于电路实验课程中。它的样子像是三极管，一般为TO-220的标准封装，也有TO-92封装。大封装的三端稳压器，可以实现大功率。
用78/79系列三端稳压器来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成稳压器IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如7806表示输出电压为+6V，7909表示输出电压为-9V。
三端稳压器是线性电源的一种。线性电源的基本原理就是：电阻分压，只不过有一个动态调整的电阻。不管是线性电源还是开关电源都是输出电压负反馈，只不过线性电源通过一个三极管处于一个放大区，等效于一个可以变化阻值的电阻，对输出负载进行分压。通过输出电压分压后反馈，来控制三极管实现输出的稳压。
线性电源的优点：①输出电压的精度较高；②输出电压纹波低，只有几微伏，甚至更低；③没有开关电路的反复开关和电压电流跳变，EMI（Electro Magnetic Interference，电磁干扰）比较好；④结构简单；⑤动态响应快，稳压性能好。
线性电源的缺点：①损耗大，效率低；②只能实现降压；③散热器的体积大，重量大；④输入输出电压范围适应性差。
AC/DC线性电源和开关电源都是将交流电源通过整流、滤波变成直流信号，然后再利用直流转直流的线性电源或开关电源变换成我们期望的电压输出。只不过AC/DC的开关电源会有隔离的需求，我们会选择隔离电源，利用变压器实现隔离，并且利用变压器的匝数比进行降压。
那么开关电源为什么发展越来越好，在各个领域逐步替代线性电源的比例越来越高了呢？开关电源与线性电源的区别也是经常被问及的问题。直流转直流的线性电源和开关电源的对比如表1.2所示。
表1.2 直流转直流的线性电源与开关电源的对比
线性电源：采用调整管工作在线性区的方式，通过控制压差实现，后级电路进行稳压，没有开关噪声，输入与输出不能隔离。只能用于降压，同时存在损耗，功耗大时温度会逐渐升高，一般用于功耗不大的应用。
开关电源：采用开关管开关的方式，损耗一般较低，输入与输出能够隔离，可以实现升压、降压和升降压的电路。存在开关噪声，接地需要良好。电路相比于线性电源更复杂一些。