影響DC/DC轉換器效率的主要因素

本文具體解析了開關電源（SMPS）中各個元器件損耗的計算和預測技術，并討論了提高開關調節器效率的相關技術和特點，以選擇最適宜的芯片來達到高效指標。本文解析了影響開關電源效率的基本因素，可以以此作為新設計的準則。我們將從一般性解析開始，然后針對特定的開關元件的損耗進行討論。

一、效率估計

能量轉換系統必定存在能耗，雖然實際使用中無法獲得100%的轉換效率，但是，一個高質量的電源效率可以達到非常高的水平，效率接近95%.

絕大多數電源IC的工作效率可以在特定的工作條件下測得，數據資料中給出了這些參數。Maxim的數據資料給出了實際探測得到的數據，其他廠商也會給出實際測量的結果，但我們只能對我們自己的數據擔保。圖1給出了一個SMPS降壓轉換器的電路實例，轉換效率可以達到97%，即使在輕載時也能保持較高效率。

采用什么秘訣才能達到如此高的效率？我們最好從知道SMPS損耗的公共問題開始，開關電源的損耗大部分來自開關器件（MOSFET和二極管），另外小部分損耗來自電感和電容。但是，如果使用非常廉價的電感和電容（具有較高電阻），將會導致損耗分明增大。

選擇IC時，需要考慮控制器的架構和內部元件，以期獲得高效指標。例如，圖1采用了多種辦法來降低損耗，其中包括：同步整流，芯片內部集成低導通電阻的MOSFET，低靜態電流和跳脈沖控制模式。我們將在本文展開討論這些措施帶來的好處。

圖1.MAX1556降壓轉換器集成了低導通電阻的MOSFET，采用同步整流，可以達到95%的轉換效率，效率曲線如圖所示。

二、降壓型SMPS

損耗是任何SMPS架構都面臨的問題，我們在此以圖2所示降壓型（或buck）轉換器為例進行討論，圖中標明各點的開關波形，用于后續計算。

聲明： 本站所發布文章部分圖片和內容自于互聯網，如有侵權請聯系刪除