L'invention des régulateurs à découpage CC/CC a amélioré le rendement, mais nécessite des méthodes de conception plus complexes. Comparés aux régulateurs linéaires, les régulateurs à découpage exploitent les caractéristiques de stockage d'énergie des composants inductifs et capacitifs pour transmettre l'énergie sous forme de paquets d'énergie discrets. Ces paquets d'énergie sont stockés dans le champ magnétique des inducteurs ou le champ électrique des condensateurs. Le contrôleur de commutation garantit que chaque paquet d'énergie ne transmet que l'énergie requise par la charge, ce qui confère à cette topologie un rendement élevé. Une conception optimale permet d'atteindre un rendement de 95% ou plus. Contrairement aux régulateurs linéaires, le rendement des régulateurs à découpage ne dépend pas de la différence de tension entre l'entrée et la sortie.
Plusieurs types de topologies de commutation offrent une grande flexibilité de conception. Les régulateurs à découpage peuvent générer des sorties supérieures ou inférieures à l'entrée (boost ou buck), ou inverser la tension d'entrée en tension de sortie. Parmi ces structures, on trouve des structures isolées et non isolées. Grâce à leur rendement supérieur et à leurs faibles besoins en dissipation thermique, les régulateurs à découpage sont plus compacts. Cependant, leur conception et leur mise en œuvre sont devenues de plus en plus complexes, exigeant des concepteurs qu'ils maîtrisent diverses compétences telles que le contrôle numérique et analogique, le magnétisme et l'agencement des circuits imprimés. Pour un niveau de puissance donné, l'amélioration du rendement nécessite généralement l'utilisation de davantage de composants, ce qui entraîne des conceptions plus complexes et des coûts accrus.
Les commutations rapides peuvent introduire des interférences électromagnétiques (IEM) ou du bruit de commutation, susceptibles d'affecter les composants proches. Les concepteurs doivent prêter attention à la disposition des composants, à la mise à la terre et au câblage afin de minimiser l'impact du bruit de commutation. Pour toute application axée sur l'efficacité, les régulateurs à découpage sont le choix privilégié, comme les alimentations haute puissance utilisées dans les serveurs, les ordinateurs et le contrôle des processus industriels. Les applications alimentées par batterie bénéficient également d'un rendement accru et d'une autonomie prolongée, comme les appareils portables et les véhicules électriques. Grâce au fonctionnement efficace des régulateurs à découpage, il n'est généralement pas nécessaire d'utiliser des dissipateurs thermiques encombrants, ce qui est particulièrement avantageux pour les conceptions à espace restreint.