开关电源原理与设计中的反转式串联开关电源是一种特殊的电源转换方式，其工作原理与传统的串联式开关电源有所不同。在反转式串联开关电源中，输出的电压是负电压，与传统串联式开关电源输出的正电压极性相反。这种电源设计的主要应用场合在于需要负电源的特殊场合。
反转式串联开关电源的核心工作原理是储能电感L在控制开关K的接通和关断过程中，通过储能和释放能量来驱动负载。当控制开关K接通时，输入电源Ui开始对储能电感L进行供电，此时储能电感L的电流开始增加，同时在储能电感中产生磁场。当控制开关K关断后，储能电感L会产生反电动势，使电流继续流动，并通过整流二极管D进行整流，随后经过储能滤波电容C进行滤波，最终向负载R提供负极性的电流输出。
控制开关K的反复接通和关断过程，使得在负载R上得到一个稳定的负极性电压输出。图1-7中显示了反转式串联开关电源的基本电路结构，包括输入电源Ui、控制开关K、储能电感L、整流二极管D、储能滤波电容C和负载电阻R。此外，控制开关K的占空比D的变化会影响电路中各关键点的电压和电流波形。
例如，当控制开关K的占空比D等于0.5时，控制开关K输出电压uo、储能滤波电容两端电压uc以及流过储能电感L的电流iL的波形将呈现特定的形状。占空比D的不同将导致输出电流平均值Io的不同，当占空比小于0.5时，输出电流平均值Io小于流过储能电感电流最大值的四分之一；当占空比等于0.5时，Io为四分之一；而当占空比大于0.5时，Io大于四分之一。
为了确保设计的准确性和电路的安全运行，进行具体计算时必须注意电流和电压的方向。例如，在开关接通期间Ton，储能电感L两端的电压eL为正，而在开关关断期间Toff，eL为负，表示电感产生电动势的方向与接通期间正好相反。通过这些基本的电路方程，可以计算出在不同工作条件下储能电感L的最大电流iLm、电流最小值iLX以及反转式串联开关电源输出电压Uo。
反转式串联开关电源的应用场景主要是在需要负电压的特殊场合，这种设计能够方便地提供所需的负电源。由于这种电源的输出电流比传统串联式开关电源小一半，所以在设计时需要特别注意储能电感和电容的选择，以确保电路的稳定性和效率。
在阅读和理解了反转式串联开关电源的工作原理后，可以发现这种电源设计在电源工程中占有重要地位，特别是在需要双极性电源的场合。对于设计工程师而言，了解这种电源的工作方式和设计要点对于开发高性能电源系统具有非常重要的意义。
