DC/DC轉換器效率高的原因

與線性穩壓器的比較

DC/DC轉換器的最大特點之一是其高功率轉換效率。與線性穩壓器相比，它也以其效率顯著更高而聞名。為什麼DC/DC轉換器能達到如此高的效率？首先，讓我們來看看線性穩壓器和DC-DC轉換器在實際工作中是如何產生損耗的。

線性穩壓器的損耗

線性穩壓器透過連續調節輸入電壓與輸出電壓之間的驅動器FET（或電晶體）的導通電阻來控制輸出電壓。具體而言，將電壓從輸入電壓降至輸出電壓時，驅動器FET將起到電阻的作用，該電阻成分和輸出電流會導致以下損耗的產生。從線性穩壓器的工作原理來說，這種損耗是無法避免的。

損耗 = (輸入電壓−輸出電壓) × 輸出電流

線性穩壓器中，輸入與輸出的電壓差∶A與輸出電流∶B的乘積直接等於功率損耗。將輸出電壓設定得比輸入電壓越低，這個電壓差就越大，結果導致損耗增加。這是因為已將多餘的功率以熱量的形式耗散，這也是其效率低下的主要理由。

DC/DC轉換器（降壓型）的損耗

DC/DC轉換器與線性穩壓器有根本區別，透過快速導通/關斷（開關控制）開關元件（FET等）來控制輸出電壓。
開關元件在導通（ON）狀態下，線圈電流會流經電阻成分極低的（低導通電阻）FET或正向壓降（低VF）小的二極體。這種導通（ON）狀態下的電流會產生如下導通損耗。

FET導通損耗 = (線圈電流 )^2 × 導通電阻

二極體導通損耗 = 線圈電流 × VF

如此圖所示，在DC/DC轉換器中，開關元件處於導通（ON）或關閉（OFF）任一狀態的時間佔比極高。
開關導通（ON）時，壓力降（C）極低，而關閉（OFF）時，電流不流動。關於二極體亦是如此，電流流動時的壓降（D）低。雖然線圈電流（E）在流動，但與開關元件始終作為“電阻”工作的線性穩壓器不同，DC/DC轉換器中的開關元件的導通損耗可被控制在極低水平。
因此，DC/DC轉換器的效率遠高於線性穩壓器。(實際上，DC/DC轉換器的總損耗是開關元件和線圈的導通損耗、開關損耗、控制電路功耗等的總和。然而，因作為其主要損耗源的開關元件中的損耗，與線性穩壓器相比，大幅降低，因此實現了高效率。 )