一、导通损耗（Conduction Loss）

1.1 概念解析

导通损耗主要是由于功率器件（如MOSFET或IGBT）在导通状态下，其导通电阻产生的能量损耗。当器件处于开通状态时，电流流过其内部电阻，产生 I²R 损耗。

1.2 表达式

$P_{\text{cond}} = I^2 \times R_{ds(on)}$Pcond=I2×Rds(on)
其中：

• $I$I：开通过程中的电流；

• $R_{ds(on)}$Rds(on)：MOSFET导通电阻。

1.3 优化建议

• 选用低 Rds(on) 的器件；

• 合理分配并联MOSFET以降低等效电阻；

• 控制工作电流不超额。

二、开关损耗（Switching Loss）

2.1 概念解析

开关损耗发生在功率器件从导通到关断或反之的转换期间，因为电压和电流在短暂时间内同时存在，导致能量损耗。

2.2 表达式

$P_{\text{sw}} = \frac{1}{2} \times V \times I \times (t_r + t_f) \times f_s$Psw=21×V×I×(tr+tf)×fs
其中：

• $V$V：开关电压；

• $I$I：开关电流；

• $t_r$tr、$t_f$tf：上升、下降时间；

• $f_s$fs：开关频率。

2.3 优化建议

• 使用快恢复二极管或肖特基；

• 降低开关频率（在效率和体积之间权衡）；

• 采用软开关技术（如ZVS、ZCS）降低损耗。

三、反向恢复损耗（Reverse Recovery Loss）

3.1 概念解析

在同步整流或二极管导通-关断切换中，反向恢复电流会导致瞬间的大电流流动，从而产生附加损耗。

3.2 典型场景

• 快恢复二极管；

• Boost、Buck拓扑结构中的整流器件。

3.3 优化建议

• 优选肖特基二极管（无反向恢复）；

• 同步整流替代普通二极管；

• 降低回扫电流路径阻抗。

四、磁芯损耗（Core Loss）

4.1 概念解析

磁芯损耗主要包括磁滞损耗和涡流损耗，取决于工作频率、磁通密度以及磁芯材料。

4.2 表达式（Steinmetz公式简化版）

$P_{\text{core}} = K \times f^\alpha \times B^\beta$Pcore=K×fα×Bβ
其中：

• $f$f：频率；

• $B$B：磁通密度；

• $K$K、$\alpha$α、$\beta$β：材料常数。

4.3 优化建议

• 选择高频性能优良的铁氧体（如PC40、N87等）；

• 减小磁通密度，避免磁饱和；

• 合理设计磁芯尺寸与绕组排布。

五、铜损（Copper Loss）

5.1 概念解析

铜损源自于变压器或电感器绕组电阻造成的能量损耗，属于典型的 I²R 损耗。

5.2 特别提醒

• 高频下趋肤效应显著，导线有效面积变小，铜损增加；

• 多层绕组或不规则排布可能加剧发热。

5.3 优化建议

• 使用多股漆包线（Litz线）以降低趋肤效应；

• 减小绕组回路阻抗；

• 优化布线排布，避免磁耦串扰。

六、漏感损耗（Leakage Inductance Loss）

6.1 概念解析

变压器或耦合电感中不可避免存在漏感，它会在开关动作时储能并迅速释放，引起尖峰电压并增加损耗。

6.2 表现形式

• 开关管电压应力升高；

• 在RC或RCD钳位电路中被消耗；

• 或在Zener、TVS管中耗散。

6.3 优化建议

• 缩短主副边耦合距离；

• 优化变压器绕组结构（如夹心绕组）；

• 设计有效的缓冲/钳位电路。

七、控制电路损耗（Control Circuit Loss）

7.1 概念解析

包括PWM控制器、驱动器、采样电路等辅助电路的功耗，虽然占比不大，但在低功率开关电源中不可忽视。

7.2 优化建议

• 采用低功耗控制芯片；

• 使用集成化SoC控制器减少外围器件；

• 关断模式下使用省电待机功能（如Green Mode）。

八、输出整流损耗（Output Rectification Loss）

8.1 概念解析

整流器件（如快恢复二极管或同步MOSFET）存在正向压降或导通电阻，导致能量损耗。

8.2 优化建议

• 在高电流输出场合推荐同步整流；

• 选用低 Vf 的肖特基二极管；

• 精选导通电阻低的同步MOS。

总结：开关电源损耗控制的系统性思维

开关电源的八大损耗不是孤立存在的，需系统性考虑以下几个维度：

1. 综合选型功率器件、磁性元件与控制IC；

2. 使用专业仿真软件（如LTspice、PI Expert）预估损耗；

3. 在设计初期考虑EMI、散热、稳态/瞬态兼容等因素。