在設計電源時，一個首先要回答的問題是“是否需要電流隔離”？使用電流隔離可以使電路更安全，抗干擾能力更強，更容易實現升降壓轉換，並更容易實現多路輸出和很寬的輸入電壓範圍。
兩種最常見的隔離電源的拓撲形式是“反激”和“正向”。但是為了獲得更高的功率輸出，可以使用其他隔離拓撲如“推挽”、“半橋”和“全橋”。實際上，如果不需要電流隔離，工程師會儘量使用非隔離電源，因為隔離的拓撲形式總是需要變壓器或額外的線路，而且這種裝置往往會增加成本和體積，通常很難滿足訂製電源的需求。
較常見的非隔離拓撲
降壓轉換器（ Buck ）
最常見非隔離式開關電源的拓撲結構是降壓轉換器。它將正輸入電壓轉換為低於輸入電壓的輸出電壓。其結構簡單，只需要兩個開關、一個電感器和兩個電容器，如圖1所示。高側開關從輸入端產生脈衝電流並產生一個開關節點電壓，該電壓在輸入電壓和接地之間來回震盪。之後，使用LC濾波器產生直流輸出電壓。根據控制高端開關PWM訊號的占空比，產生不同電平的直流輸出電壓。這種DC-DC降壓轉換器非常省電，設計亦相對簡單，並且需要的零組件很少。
圖 1 ：降壓轉換器的概覽圖 （圖片來源： ADI ）
設計低雜訊系統時要留意，降壓轉換器在輸入側產生脈衝電流，而輸出側有來自電感器的連續電流。這就是降壓穩壓器在輸入端雜訊很大，而在輸出端雜訊不大的原因。
升壓轉換器（ Boost ）
除了降壓外，另一種常見拓撲是升壓。它的拓撲結構由五個基本功率元件組成，與降壓轉換器的拓撲有點不同，如圖2所示。
圖 2 ：升壓轉換器的概覽圖 （圖片來源： ADI ）
選擇升壓轉換器時，需要留意規格表上較普遍列出最大額定開關電流而不是最大輸出電流。在降壓轉換器中，最大開關電流與可實現的最大輸出電流直接相關，但與輸入電壓和輸出電壓之間的電壓比無關。而在升壓穩壓器中，電壓比是根據固定的最大開關電流，而直接影響可能的最大輸出電流。所以在選擇合適的升壓穩壓器時，工程師不僅需要瞭解所需的輸出電流，還需要瞭解系統需要的輸入和輸出電壓。
升壓轉換器的輸入端雜訊非常低，因為與輸入端連接的電感可防止電流快速變化。然而，輸出端雜訊較大，因為LC濾波器位於輸入端，我們會看到脈衝電流流向外部開關，造成輸出紋波。因此與降壓拓撲相比，輸出紋波更受關注。
反相降壓 - 升壓穩壓器（ Inverting ）
第三種常見拓撲是反相降壓-升壓轉換器，其由五個零組件組成。該名稱源於該轉換器採用正輸入電壓並將其轉換為負輸出電壓的事實。除此之外，輸入電壓可能大於或小於反相輸出電壓的絕對值。例如，輸入端的5V或24V可能會產生-12V輸出電壓。這是可行而無需進行任何特殊的電路修改，如下圖3所示。
圖 3 ： 反相降壓 - 升壓轉換器的概覽圖 （圖片來源： ADI ）
在反相降壓-升壓拓撲中，電感從開關節點連接到接地。轉換器的輸入端和輸出端都看到脈衝電流，輸出電流是不連續的，使反相降壓／升壓轉換器的輸出電壓往往雜訊較大，所以在低雜訊應用中，可以透過增加額外的輸入和輸出濾波來補償。
反相降壓-升壓拓撲在電源設計中有一個好處，就是任何降壓穩壓器均可應用此拓撲。如 ADI 的 ADP2441 或 ADP2442，為了將降壓穩壓器轉換為反相降壓-升壓拓撲結構，電感和輸出電容應以與降壓拓撲結構相似的方式連接，如圖4所示。
圖 4 ： ADP2441/ADP2442 實現的反相降壓 - 升壓拓撲結構 （圖片來源： ADI ）
專業的拓撲結構
除了以上三種常見非隔離開關電源拓撲之外，還有更多的拓撲如SEPIC、Zeta、Ćuk和4開關降壓-升壓。相比以上三種開關電源拓撲而言，這些拓撲結構都需要額外增加一些主動元件，會增加產品成本，功率轉換效率也會降低。一般而言，在電路中添加額外零組件會增加損耗。以下簡單介紹一下這四款不同拓撲的一些最重要功能。
SEPIC ： 單端初級電感轉換器（SEPIC）允許輸出電壓大於或小於輸入電壓的電壓轉換，輸出電壓由主控開關（三極電晶體或MOS電晶體）的占空比控制。升壓穩壓器IC可用於設計SEPIC電源電路。要留意，這種拓撲在電路中需要添多額外元件（電感和電容），如圖5所示。
Zeta ： Zeta 轉換器與 SEPIC 轉換器類似，如 LT8471 Zeta 和 SEPIC 拓撲的簡化原理圖（圖7）所示，都需要兩個電感（L1A和L1B）、兩個開關（Q1和D1）和一個電容器（CF）。Zeta 轉換器能夠產生正或負輸出電壓，此外，它沒有右半平面零（RHPZ）問題存在，進而簡化了調節迴路。
小知識：右半平面零（RHPZ）
含有右半平面零點（RHPZ）的開關DC-DC變換器發生占空比突變時，暫態過程會出現負調現象，該現象會導致系統暫態性能變差，負調持續時間段系統易形成正回饋而出現不穩定現象，傳統的頻域法無法直接進行控制器設計，因此對其進行控制較最小相位系統困難的多。
圖 5 ： Zeta 和 SEPIC 拓撲結構 （圖片來源： ADI ）
Ćuk ： Ćuk轉換器可將正輸入電壓轉換為負輸出電壓。它使用兩個電感器，一個在輸入側，一個在輸出側，因此輸入和輸出側的雜訊非常低。可是，支援這種拓撲結構的開關電源轉換器的元件並不多，因為調節環路需要一個負電壓回饋接腳。如 ADI 的 LT8331，它需要在輸入和輸出之間使用兩個電感器和一個耦合電容器（C5）。耦合或阻塞電容器從電路的輸入側接收能量並將其傳輸到電路的輸出側。在穩態條件下（即供電後），該電容器兩端的電壓是恒定的，大約等於VIN（如圖6所示）。
圖 6 ： LT8331 實現的 Ćuk 拓撲結構 （圖片來源： ADI ）
四開關降壓 - 升壓： 這種類型的轉換器近年來變得非常流行。四開關降壓-升壓從正輸入電壓中提供正輸出電壓，該輸入電壓可能高於或低於調整後的輸出電壓。這類型的轉換器能夠提供更高的電源轉換效率並且只需要一個電感器，所以該轉換器可以取代了 SEPIC 的設計。如 ADI 的 LT8705 ，它是一款同步四開關降壓-升壓控制器，運用輸入和輸出側各兩個開關，使用穩健的同步開關拓撲結構，以高效率為恒壓或恒流應用提供高功率輸出（如圖7所示）。
圖 7 ： LT8705 實現的四開關降壓 - 升壓拓撲結構 （圖片來源： ADI ）