在所有的拓扑结构中，很容易获得各拓扑结构的输入/输出关系。只要已知了要求的输入和输出电压，剩下的事情就是计算PWM 占空比了。在非常理想的情况下，这就足够了。然而，在实际情况中，事情千变万化。输入电压会变，负载会变（比如说，接通/ 断开输出负载），元件具有容差、使用寿命和温度漂移，当然总是存在噪声。因此，系统性能可能会与所期望的有所不同。在意外情况下，为了使系统行为仍处于控制范围之内，必须加一个“控制环”（硬件和/ 或固件）来控制输出电压。当任何环境条件变化时，控制环可使设计电路输出电压的变化尽可能小。而且，在某些情况下，控制环可用于防止危险操作情形的发生。电流控制环能够阻止磁通进入变压器。环路的设计与主电路的拓扑和参数有着密切的关系。为了进行稳定性分析，必须建立开关电源完整的小信号数学模型。在频域模型下，波特图提供了一种简单方便的工程分析方法，可用来进行环路增益的计算和稳定性分析。用解析的办法建模只能近似建立其在稳态时的小信号扰动模型，而用该模型来解释大范围的扰动（例如启动过程和负载剧烈变化过程）并不准确，必须配合软启动电路、限流电路、箝位电路和其他辅助电路，才能使开关电源的性能满足要求。
下图是一个常见的控制换，其中G(s)和H(s)是两个模块的传递函数（脉冲响应的拉普拉斯变换）。x(t)表示系统的输入信号；y(t)表示系统输出，它还通过H(s)模块反馈到输入，将H(s)模块的输出r(t)从输入x(t)中减去后，得到误差信号e(t)。
通过计算可以得出输入/输出关系，这个关系被称为闭环增益（Gcl(s)）
G(s)和H(s)两项的乘积，称之为开环增益T(s)=G(s)H(s)。在控制理论中的关键是仅通过观察开环增益（T(s)）的行为就能确定闭环系统是否稳定以及其稳定性如何。在闭环公式中，分母必须不能等于零，否则，Gcl(s)将变为无穷大，系统不稳定。
1+G(s)H(s)≠0，|G(s)H(s)|相位必须≠180°，其中|G(s)H(s)|=1。认为T(s)=G(s)H(s)=1的频率点是fco交越频率。在此频率处的相位必须不等于180°。出于安全考虑，要求相位大约为130°-140°，或者相应的相位裕度=（180°-fco处的相位）≥45°。如图是一个典型的补偿后的环路频率特性曲线，穿越频率是6.5kHz，相位为90度。如果在6.5kHz频率处计算从-180度到相频曲线之间的相位差，那么可以得到90度相位裕度。这是一个鲁棒性非常好的系统，称为“无条件稳定”（当然还有条件稳定，下面解释）：即使穿越频率点附近存在适度的环路增益变化，也不太可能移动到相位裕度太小的频率上。
通过一些简化，可得到如下的稳定标准：在fco处，T(s)的斜率必须等于-20dB/十倍频以及在fco处的相位裕度必须至少为45°。这些只是稳定的充分条件，但由于其简洁性，所以得到广泛的应用。
通过观察传递函数T(s)，在电源中，传递函数通常用如下形式来处理：
分子的每项都是零点，分母的每项都是极点。在通常情况下，和电源单元中的一样，每个零点是开环增益相位增加+Π/2，而每个极点使其增加-Π/2。从开环增益的角度来看，每个零点引起增益斜率本身+20dB/十倍频的变化，而每个极点引起-20dB/十倍频的变化。因此，在s左半平面的零极点是一个相互抵消的作用。
只要在开环增益为1时(0dB)整个环路的相移小于360度，环路就是稳定的。但如果相移接近360度（条件稳定），会产生两个问题：
1.相移可能会因为温度，负载以及分布参数的变化而达到360度而产生震荡；
2.接近360度，电源的阶跃响应（瞬时加减载）表现为强烈震荡，使输出达到稳定的时间加长，超调量增加。环路要留一定的相位余量，如图Q=1时输出是表现最好的，相位余量的最佳值为52度左右，工程上一般在全工作范围内取45度以上。
