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電力電子學(Power Electronics)的任務是處理(process)和控制(control)電能的流動，藉由控制電子元件的方式而提供負載所需類型的電壓和電流。上述這段文字說明電力電子學所要探討的議題，敘述地有些嚴謹，但這卻是電力電子的精神，如果你在學習的路途中迷惘了，請回來看看這段文字。
簡單來說，電力電子是利用電子元件去處理電能的一門學問。或者說，電子學(Microelectronic Circuits)在電力系統(Power System)上的應用，如果你有學過電子學和電力系統，這樣說會比較有感覺！也因此大家說電力電子處理的都是大功率的能量(與電子學互相比較)。
若我們以系統工程的角度來觀看，電力電子系統(Power Electronic System)的架構包含兩區塊，電力處理器(Power Processor)與控制器(Controller)，如圖1所示。首先，電力處理器接收電源(Power Source)的能量，利用電子元件處理電能輸出至負載(Load)。這裡隱含了一些資訊沒有說明：輸入和輸出的電能是怎樣的類型？電能要如何處理？
圖1 電力電子系統(Power Electronic System)
電力處理器的輸入和輸出是什麼樣的電能呢？電力的類型分成直流電(Direct Current, DC)與交流電(Alternating Current, AC)兩種，電力處理器的輸入端和輸出端皆可以是這兩種類型之一。一般來說，輸入端通常是使用市電(Electric Utility)的AC，其頻率是50Hz或60Hz的市電頻率(Line Frequency)。
圖2 電力處理器(Power Processor)的架構
電能要如何處理？電力處理器(Power Processor)的內部實際上是由好幾個轉換器(Converter)組成，如圖2所示，此電力處理器由兩個轉換器串接(cascade)，每個轉換器皆由個別的控制器控制，轉換器的數量與連接方式依據需求而設計，因此圖2僅是一個簡單的架構示意圖。值得注意的，轉換器相連的部分包含能量儲存元件(電感器或電容器)，因此在某個瞬間，Converter 1輸出能量不等於Converter 2的輸入能量，其中部分能量儲存於中間的Energy Storage元件，但系統整體而言是遵守能量守恆定理，長時間平均下的輸出與輸入能量皆是相等。
我們依照轉換器輸入與輸出的電力類型可以區分下列幾種轉換器：(我們建議使用英文稱呼，因為Converter這個字容易混淆)
AC-DC：Rectifier(整流器)，將交流電轉換為直流電，大概所有的Power Processor輸入端的轉換器都是Rectifier，最常使用二極體(Diode)整流，也有使用閘流體(Thyristor)元件控制整流。
DC-DC：Converter(轉換器)，注意到，一般我們稱呼Converter指的就是輸入直流且輸出直流的DC-DC Converter，這類型的轉換器種類最多，族繁不及備載。
DC-AC：Inverter(變頻器)，將直流電轉換成交流電，中文稱為變頻器可能誤認為輸出交流頻率可變動，實際上固定輸出頻率的交流電也稱為變頻器，頻率為零的直流轉換成固定頻率的交流！
AC-AC：Cycloconverter(換流器)，交流電直接轉換成交流電，可改變電壓大小與頻率，在轉換過程中不經由直流鏈(DC Link)。
上述是從系統的觀點往下俯視電力處理器，如果我們從使用者(User)的角度觀看系統，每個電力處理器都是提供使用者電力能源，因此電力處理器可稱為電源供應器(Power Supply)，用以提供使用者負載的電能。依照工作的方式可以區分為兩大類：線性電源供應器(Linear Power Supply)與交換式電源供應器(Switching Power Supply)，兩者的特色比較如下，請注意這些特色都是相對而言，無所謂絕對優點和缺點，全依據使用場合與要求選定較佳的電源供應器。
Linear Power Supply
Linear Power Supply
(Linear Regulator)
(Linear Regulator)
線性電源供應器(線性調整器)
或稱為Linear Regulator(線性調整器)，以下我們列舉出線性電源供應器的一般特色。
效率低
將半導體元件工作於線性區域，當成電阻器使用，因此功率損失較大而效率低。
體積大，重量重
多數的線性電源供應器輸入端為交流市電，而輸出電壓多為低壓直流電，使用變壓器降壓，另外，效率低而必須使用散熱器。因此，變壓器與散熱的原因使得體積大、重量重。
電路簡單
多數線性電源供應器使用電晶體、二極體、電阻與電容組成，
漣波小，干擾小
沒有交換式電源供應器的半導體開關動作，電壓與電流的變動小，因此漣波小、干擾小。
暫態響應高
線性電源供應器使用於半導體線性區，其控制信號可以快速反應至輸出負載。
電源操控範圍小
半導體操作範圍有一定限制，加上變壓器的操作條件限制，電源輸入範圍有限，另外，輸出電壓無法高於輸入電壓。
Switching Power Supply
Switching Power Supply
(Switching Regulator)
(Switching Regulator)
交換式電源供應器(切換式調整器)
也稱為Switch-Mode Power Supply，或是稱為Switching Regulator(切換式調整器)，以下各項目是交換式電源供應器，你將會發現為何交換式電源目前為何廣泛被使用。
效率高
主要原因是將半導體元件工作於飽和區和截止區兩區域(即On和Off)，當成開關元件使用，因此損失較小而效率高(還是有切換損失和導通損失)。
體積小，重量輕
由於提高切換頻率使得變壓器體積減小，加上效率高使散熱器體積減少，兩項因素使得交換式電源供應器體積小、重量輕。另外，頻率提高後，輸出的濾波器頻寬得以提高，電容值與電感值減少而使體積變小。
電路複雜
交換式電源供應器必須控制半導體開關動作，必須使用控制器，加上信號回授電路、驅動電路等使得零件數量增加，電路複雜度相對較高。
漣波大，干擾大
因為半導體開關動作使電路中電壓與電流變動大，因此造成輸出漣波較大，其切換過程也造成電磁干擾的問題。
暫態響應低
由於開關動作與輸出濾波器限制控制頻寬，電路的暫態響應相對較低。
電源操控範圍大
交換式電源供應器的架構使電壓操控範圍較大，其輸出電壓可高於輸入電壓。
以上內容已經說明電力電子學(Power Electronics)是什麼，我們再次回到原點說明，電力電子是利用電子元件去處理電能，所以範圍是相當廣泛的一門學科，然而，目前大家所說的「電力電子」大多是指「交換式電源供應器」這類的電力處理器。
注意到，這樣的認知有其侷限，處理電能還有另一門專業學科「工業電子學(Industrial Electronics)」，工業電子學的發展較電力電子學早，兩者都是在處理電能，最大差異在於：工業電子學使用閘流體(Thyristor)，元件工作頻率在市電頻率，處理的能量通常很大很大。而電力電子學則使用可控制的半導體開關元件，元件工作頻率不是在市電頻率，一般是工作於數十kHz到數百kHz的範圍。主要是半導體元件的進步發展，電力處理的問題先由工業電子學解決一部分，爾後電力電子學繼續解決電力處理的另一部分問題，目前似乎已經屬於電力電子學之中。
本文提到工業電子學的目的是希望大家不要忽略這一部分，很多電力電子書籍也都有撰寫到這部分的內容，然而目前趨勢是工業電子學較為冷門，但這卻是電力電子學的前身，仍然有學習的必要性。
最後，本文沒有提到電力電子系統中的控制器(Controller)部分，關於控制器的知識又是另一門專業學科，在本網站中目前將不深入探討，其知識內容將於未來補充撰寫。
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