原创 开关电源的热损耗从何产生？

电子设备的电源所使用的AC-DC开关电源包括将商用交流电转换为直流的AC-DC前端（整流平滑电路），以及将转换后的直流变压的DC-DC转换器（包括稳压电路）。虽说效率比线性式大幅提高，但AC-DC开关电源的效率一般也只能达到80%左右。各个电路元件的损耗通常在不到1%和个位数百分比之间，因为这些热损耗的共同作用，总效率才停留在80%左右。

以一般的AC-DC开关电源为例，损耗最大的是半导体元件和变压器。开关式电源会通过二极管（桥式整流器等）将交流电整流。这里会损耗约2%的能量，整流后的平滑电容器也会损耗约0.5%。

整流平滑后得到的直流会由开关元件变为脉冲电流，并由高频变压器变压。在开关元件方面，虽然如今已经采用了比功率晶体管电阻更低的小功率MOSFET，但因为有大电流流动，这里的损失仍然有2%左右。

变压器也是损耗较大的元件。每当高频脉冲电流经过线圈时，其核心内部都会发生剧烈的磁场变化。变压器的核心材料使用的是铁氧体，这是因为铁类核心材料在高频环境下会因涡电流损耗而大量发热，变得无法使用（这和电磁炉加热铁锅的原理相同）。不过，铁氧体的高频损耗虽说较小，但依然会造成约2%的核心损耗，因此就需要核心损耗尽可能小的铁氧体材料。此外，如果能让核心损耗变小，不仅能提高效率，还有助于实现变压器的小型、轻量化。铁氧体的特性会随频率和温度而变化，因此开发合适的铁氧体材料就变得非常重要。在这方面，历经常年积累的TDK铁氧体技术能够大显身手。DC-DC转换器部分也会因半导体元件、平滑电容器、控制集成电路等产生热损耗。