在电子设备的运行中，开关电源扮演着至关重要的角色。能量转换系统必定存在能耗，尽管在实际应用里无法实现 100% 的转换效率，但一个高质量的电源能够达到非常高的效率水平，接近 95%。绝大多数电源 IC 的工作效率可在特定工作条件下测得，相关数据资料会给出这些参数。一般厂商会提供实际测量结果，不过我们只能对自身的数据负责。

　　展示了一个 SMPS 降压转换器的电路实例，其转换效率可达 97%，即便在轻载时也能维持较高效率。要达到如此高的效率，我们需先了解 SMPS 损耗的常见问题。开关电源的损耗大部分源于开关器件(MOSFET 和二极管)，小部分来自电感和电容。若使用廉价的电感和电容(电阻较高)，损耗会显著增加。选择 IC 时，要考虑控制器的架构和内部元件，以获取高效指标。例如图 1 采用了同步整流、芯片内部集成低导通电阻的 MOSFET、低静态电流和跳脉冲控制模式等多种方法降低损耗。接下来我们将详细探讨这些措施带来的益处。

　　损耗是任何 SMPS 架构都需面对的问题，我们以图 2 所示的降压型(或 buck)转换器为例进行分析，图中标明了各点的开关波形，用于后续计算。降压转换器的主要功能是将较高的直流输入电压转换为较低的直流输出电压。为实现这一目标，MOSFET 以固定频率(fS)在脉宽调制信号(PWM)的控制下进行开、关操作。当 MOSFET 导通时，输入电压为电感和电容(L 和 COUT)充电，通过它们将能量传递给负载，此时电感电流线性上升，电流回路如图 2 中的回路 1 所示。当 MOSFET 断开时，输入电压与电感断开连接，电感和输出电容为负载供电，电感电流线性下降，电流流过二极管，电流回路如图中的环路 2 所示。MOSFET 的导通时间定义为 PWM 信号的占空比(D)，D 将每个开关周期分为 [D × tS] 和 [(1 - D) × t S] 两部分，分别对应 MOSFET 的导通时间(环路 1)和二极管的导通时间(环路 2)。所有 SMPS 拓扑(降压、反相等)都采用这种方式划分开关周期，实现电压转换。

　　对于降压转换电路，较大的占空比会向负载传输更多能量，平均输出电压增加;相反，占空比较低时，平均输出电压降低。根据此关系，在理想情况下(不考虑二极管或 MOSFET 的压降)，降压型 SMPS 的转换公式为：V OUT = D × V IN;IIN = D × IOUT。需要注意的是，任何 SMPS 在一个开关周期内处于某个状态的时间越长，该状态造成的损耗就越大。对于降压型转换器，D 越低(相应的 VOUT 越低)，回路 2 产生的损耗越大。