（文章來源：高能立方電源）

在能量轉換系統，必然是會產生損耗，所以在實際應用中，開關電源模塊工作效率只能盡可能接近百分百。因為取決于元件自身，所以只能通過元件技術來改進。下面分析下影響開關電源模塊效率的主要因素有哪些。

開關電源模塊的損耗主要來自開關元件MOSFET和二極管，另一部分來自電容和電感。MOSFET和二極管由于自身特性，會大大降低系統效率，可分成傳導損耗和開關損耗倆部分。簡單來說，任何電流回路都存在損耗電阻，會造成能量損耗。MOSFET和二極管是開關元件，在導通電流流過MOSFET或二極管時，會有導通壓降。由于MOSFET只有在導通時才有電流流過，所以MOSFET的傳導損耗與其導通電阻、占空比和導通時的電流有關。

而二極管的傳導損耗則取決于自身的導通壓降（VF），導通壓降相對較大。因此，二極管與MOSFET相比會引入更大的傳導損耗。二極管的傳導損耗由導通電流、導通壓降、導通時間決定。

目前減小開關元件損耗的直接途徑是選擇低導通電阻、可快速切換的MOSFET。或選擇低導通壓降、快速恢復的二極管。一般增加芯片尺寸和漏源極擊穿電壓會有助于降低導通電阻，在選擇MOSFET時需要在尺寸和效率之間進行權衡。導通電阻和柵源偏置電壓成反比，推薦使用足夠大的柵極電壓使MOSFET充分導通，但會增大柵極驅動損耗。開關控制器件本身通常無法產生較高的柵極驅動電壓，除非芯片提供有自舉電路或采用外部柵極驅動。

由于MOSFET的正溫度特性，當芯片溫度升高時，導通電阻會相應增大。因此，需采用適當的熱管理方案保持較低的結溫，使導通電阻不會過大。MOSFET的開關損耗取決于寄生電容，較大的寄生電容需要較長的充電時間，使開關轉換變緩，損耗更多的能量。

電容在開關電源模塊電路中主要起穩壓、濾除輸入、輸出噪聲等作用，這些損耗降低了效率。可分為三種現象講解，有等效串聯電阻損耗、漏電流損耗和電介質損耗。電流在每個開關周期流入、流出電容，電容固有的電阻會造成一定功耗。漏電流損耗是由于電容絕緣材料的電阻導致較小電流流過電容而產生的功率損耗。電介質損耗是由于電容兩端施加了交流電壓，電容電場發生變化，從而使電介質分子極化造成功率損耗。

在低功耗應用場合中，可替代快恢復二極管的是肖特基二極管。其優點是恢復時間幾乎可以忽略，反向恢復電壓只有普通二極管的一半。缺點是它的工作電壓遠遠低于快恢復二極管。因此，肖特基二極管廣泛用于低功耗場合設計，在低占空比時可以降低開關二極管的損耗。

電感功耗包括線圈損耗和磁芯損耗，線圈損耗歸結于線圈的直流電阻，磁芯損耗歸結于電感的磁特性。對一個固定的電感值，電感尺寸較小時，為了保持相同匝數必須減小線圈的橫截面積，從而導致直流電阻增大。

磁芯損耗由磁滯、渦流損耗組成，直接影響鐵芯的交變磁通。在開關電源模塊中，盡管平均直流電流流過電感，但通過電感的開關電壓變化產生的紋波電流會導致磁芯周期性的磁通變化。磁滯損耗源于每個交流周期中磁芯偶極子的重新排列所消耗的功率，正比于頻率和磁通密度。

效率低的開關電源模塊，會帶來很大的溫升，在高溫下工作，會影響系統的可靠性。因此，提高效率和降低產品溫升成為了電源工程師的重要工作之一。
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