開關(guān)調(diào)節(jié)器的效率（考慮交疊開關(guān)損耗）

　　交疊開關(guān)損耗（或稱為電壓電流重疊損耗），可以根據(jù)某時(shí)段內(nèi)電壓電流的動(dòng)態(tài)曲線按照上升電流和下降電壓的斜率進(jìn)行計(jì)算。圖（a）示出了最 理想的曲線，但實(shí)際上它很難達(dá)到。

　　如圖 開關(guān)管的電壓電流重疊曲線

　　對(duì)于圖（a）所示的最理想狀態(tài)，在V導(dǎo)通時(shí)，電壓電流變化同時(shí)開始，同時(shí)結(jié)束。開關(guān)管V的電流從零上升到Io的同時(shí)，V上的電壓從最大值Udo下降到零。導(dǎo)通期間平均功率為，而整個(gè)周期的平均功率為（IoUdc/6）（TON/Ts）。

　　若考慮同樣的理想狀態(tài)，在V關(guān)斷時(shí)電流下降和電壓上升同時(shí)開始同時(shí)結(jié)束，則關(guān)斷損莽毛即電壓電流交疊損耗為，整個(gè)周期的平均功率為（IoUdc/6）（Toff/Ts）。

　　設(shè)Ton=Toff=T，則總開關(guān)損耗（關(guān)斷損耗與導(dǎo)通損耗之和）為Pac=（UdcIoT）/3Ts，而效率為

　　計(jì)算開關(guān)調(diào)節(jié)器（Buck）的效率并將它與線性調(diào)節(jié)器的效率進(jìn)行比較是很有必要的。假設(shè)一個(gè)開關(guān)調(diào)節(jié)器（Buck）的參數(shù)為：輸人電壓48V；輸出電壓5 V；開關(guān)頻率為50kHz（Ts=20μs）。

　　若不考慮交疊開關(guān)損耗，且設(shè)開關(guān)時(shí)間T為0.3μs，則根據(jù)式（1-3）可得

　　若考慮開關(guān)損耗并設(shè)在圖（a）所示的最理想狀態(tài)的曲線下，且T=0.3μs，Ts=20μs，則由式（1-4）可得

　　若設(shè)在如圖（b）所示的最差狀態(tài)曲線（它更接近于實(shí)際情況）下，則開關(guān)調(diào)節(jié)器（Buck）的效率會(huì)降低。如圖（b）所示，V導(dǎo)通時(shí)，直流導(dǎo)通電流達(dá)到幅值Io，開關(guān)管的電壓一直保持為最大值（Udc），然后電壓才開始下降。電流上升時(shí)間Tcr接近于電壓下降時(shí)間Tvf,則導(dǎo)通損耗為

　　若設(shè)Tcr=TvT則P(Ton)=UdcIo(T/Ts)。

　　由圖（b）可知，V關(guān)斷期間，直到電壓上升到最大值Udc，在Tvr時(shí)間內(nèi)電流保持最大值Io，而后電流才開始下降且在Tcf時(shí)間內(nèi)下降到零，則總的開關(guān)損耗為

　　同樣，若設(shè)，則有。則總交疊損耗（導(dǎo)通損耗與關(guān)斷損耗之和）為

　　總損耗（直流損耗與交疊損耗之和）為

效率為

　　對(duì)于同樣工作于50 kHz，T=0.3μs，從48V降為5V的開關(guān)調(diào)節(jié)器（Buck），由式（1-7）可以得到其效率為

　　若使用線性調(diào)節(jié)器將48V降到5V，則由式（1-1）可知，其效率為Uo/Udc（max）,即5/48=10.4％。此效率太低，無(wú)法接受。