开关调节器的效率（考虑交叠开关损耗）

　　交叠开关损耗（或称为电压电流重叠损耗），可以根据某时段内电压电流的动态曲线按照上升电流和下降电压的斜率进行计算。图（a）示出了最 理想的曲线，但实际上它很难达到。

　　如图 开关管的电压电流重叠曲线

　　对于图（a）所示的最理想状态，在V导通时，电压电流变化同时开始，同时结束。开关管V的电流从零上升到Io的同时，V上的电压从最大值Udo下降到零。导通期间平均功率为，而整个周期的平均功率为（IoUdc/6）（TON/Ts）。

　　若考虑同样的理想状态，在V关断时电流下降和电压上升同时开始同时结束，则关断损莽毛即电压电流交叠损耗为，整个周期的平均功率为（IoUdc/6）（Toff/Ts）。

　　设Ton=Toff=T，则总开关损耗（关断损耗与导通损耗之和）为Pac=（UdcIoT）/3Ts，而效率为

　　计算开关调节器（Buck）的效率并将它与线性调节器的效率进行比较是很有必要的。假设一个开关调节器（Buck）的参数为：输人电压48V；输出电压5 V；开关频率为50kHz（Ts=20μs）。

　　若不考虑交叠开关损耗，且设开关时间T为0.3μs，则根据式（1-3）可得

　　若考虑开关损耗并设在图（a）所示的最理想状态的曲线下，且T=0.3μs，Ts=20μs，则由式（1-4）可得

　　若设在如图（b）所示的最差状态曲线（它更接近于实际情况）下，则开关调节器（Buck）的效率会降低。如图（b）所示，V导通时，直流导通电流达到幅值Io，开关管的电压一直保持为最大值（Udc），然后电压才开始下降。电流上升时间Tcr接近于电压下降时间Tvf,则导通损耗为

　　若设Tcr=TvT则P(Ton)=UdcIo(T/Ts)。

　　由图（b）可知，V关断期间，直到电压上升到最大值Udc，在Tvr时间内电流保持最大值Io，而后电流才开始下降且在Tcf时间内下降到零，则总的开关损耗为

　　同样，若设，则有。则总交叠损耗（导通损耗与关断损耗之和）为

　　总损耗（直流损耗与交叠损耗之和）为

效率为

　　对于同样工作于50 kHz，T=0.3μs，从48V降为5V的开关调节器（Buck），由式（1-7）可以得到其效率为

　　若使用线性调节器将48V降到5V，则由式（1-1）可知，其效率为Uo/Udc（max）,即5/48=10.4％。此效率太低，无法接受。