Эффективность SMPS

Что ты не понимаешь?

Эффективность — это просто функция отношения мощности на выходе к мощности на входе.

Импульсный источник питания, потребляющий 5 Вт и обеспечивающий выходную мощность 4 Вт, имеет КПД 80% (($\frac{4}{5} = 0.8\ $).

Линейный регулятор обычно имеет очень низкую эффективность. Возьмем, к примеру, линейный стабилизатор, который вырабатывает 5 В от источника 12 В с потребляемым током 1 А:
$P_{in} = 12V * 1A = 12W$
$P_{out} = 5V * 1A = 5W$
$\text{Efficiency} = \frac{5W}{12W} = 0.4166... = ~41.6\%$

^{_{Потребляемую мощность самого регулятора я здесь не учитываю, так как она будет небольшой по сравнению с общей мощностью.}}

Ой! КПД 40%! Это ужасно. Это также означает, что остальные ~ 60% мощности (7 Вт!) будут рассеиваться в виде тепла, поэтому вам понадобится большой радиатор, чтобы избавиться от отработанного тепла.

В настоящее время эффективность большинства коммутаторов находится в диапазоне 70-90%. Давайте посмотрим на приведенный выше преобразователь 12 В-5 В с переключателем с эффективностью 80%.

$P_{out} = 5V * 1A = 5W$
$P_{in} = P_{out} * \frac{1}{0.8} = 6.25W$
$I_{in} = \frac{6.25W}{12V} = ~0.52A$

Что ж, поскольку эффективность возросла, ток, потребляемый на нашем входе, теперь меньше, чем ток на выходе! Это возможно, потому что, помните, сохраняется энергия (минус потери эффективности), а не ток или напряжение.

Вы также можете видеть, что рассеивание в импульсном преобразователе составляет всего 1,25 Вт ($P_{in} - P_{out} = \text{dissipation}$).