Les systèmes de conversion d'énergie doivent avoir une consommation d'énergie. Bien qu'une efficacité de conversion de 100 % ne puisse pas être obtenue dans les applications pratiques, une alimentation électrique de haute qualité peut atteindre un niveau d'efficacité très élevé, proche de 95 %. L'efficacité de fonctionnement de la plupart des circuits intégrés de puissance peut être mesurée dans des conditions de fonctionnement spécifiques, et ces paramètres sont indiqués dans la fiche technique.
Pertes des dispositifs de commutation Perte de conduction des MOSFET Les MOSFET et les diodes sont les principaux facteurs à l'origine de la consommation d'énergie. Les pertes associées comprennent principalement deux parties : la perte de conduction et la perte de commutation. Les MOSFET et les diodes sont des éléments de commutation et le courant circule dans la boucle lorsqu'ils sont activés.
Lorsque l'appareil est allumé, la perte de conduction est déterminée par la résistance à l'état passant (RDS(ON)) du MOSFET et la tension de conduction directe de la diode. La perte de conduction (PCOND(MOSFET)) du MOSFET est approximativement égale au produit de la résistance à l'état passant RDS(ON), du cycle de service (D) et du courant moyen (IMOSFET(AVG)) du MOSFET lorsqu'il est allumé.PCOND(MOSFET) (en utilisant le courant moyen)=IMOSFET(AVG)² × RDS(ON) × D L'équation ci-dessus donne une approximation des pertes de conduction du MOSFET dans un SMPS, mais ce n'est qu'une estimation des pertes du circuit car la puissance dissipée lorsque le courant est linéairement augmenté est supérieure à la puissance dissipée calculée à partir du courant moyen. Pour les courants de « crête », une méthode de calcul plus précise consiste à intégrer le carré de la forme d'onde du courant entre le pic et la vallée du courant pour obtenir une estimation. L'équation suivante donne une estimation plus précise des pertes, en remplaçant le terme simple I² par l'intégrale de la forme d'onde de courant I² entre IP et IV. PCOND(MOSFET)=[(IP3 - IV3)/3] × RDS(ON) × D=[(IP3 - IV3)/3] × RDS(ON) × VOUT/VIN Où IP et IV correspondent respectivement au pic et à la vallée de la forme d'onde de courant, comme illustré dans la Figure 3. Le courant MOSFET augmente linéairement de IV à IP. Par exemple, si IV est de 0,25 A, IP est de 1,75 A, RDS(ON) est de 0,1 Ω et VOUT est VIN/2 (D=0,5), le calcul basé sur le courant moyen (1 A) est : PCOND(MOSFET) (en utilisant le courant moyen)=12 × 0,1 × 0,5=0,050W Un calcul plus précis utilisant l'intégration de la forme d'onde est : PCOND(MOSFET) (calculé en utilisant l'intégration de la forme d'onde du courant)=[(1,753 - 0,253)/3] × 0,1 × 0,5=0,089 W ou environ 78 %, ce qui est supérieur au résultat calculé sur la base du courant moyen.
Pour les formes d'onde de courant avec un faible rapport crête/moyenne, la différence entre les deux calculs est faible et le calcul utilisant le courant moyen peut répondre aux exigences.
