Eficiencia de un SMPS

¿Qué no entiendes?

La eficiencia es simplemente una función de la relación entre la potencia que sale y la que entra.

Una fuente de alimentación conmutada que consume 5 W y suministra 4 W de potencia de salida tiene una eficiencia del 80 % ($\frac{4}{5} = 0.8\ $).

Un regulador lineal generalmente tiene una eficiencia muy pobre. Tomemos, por ejemplo, un regulador lineal que produce 5 V a partir de una fuente de 12 V, con 1 A de consumo:
$P_{in} = 12V * 1A = 12W$
$P_{out} = 5V * 1A = 5W$
$\text{Efficiency} = \frac{5W}{12W} = 0.4166... = ~41.6\%$

^{_{Estoy ignorando el consumo de energía del propio regulador aquí, ya que será pequeño en proporción a la potencia total.}}

¡Ay! 40% de eficiencia! Eso es terrible. También significa que el otro ~60 % de la potencia (¡7 vatios!) se disipará en forma de calor, por lo que necesitará un gran disipador de calor para deshacerse del calor residual.

Ahora, la mayoría de los conmutadores tienen eficiencias en el rango de 70-90%. Veamos el convertidor de 12V-5V anterior con un conmutador con una eficiencia del 80 %.

$P_{out} = 5V * 1A = 5W$
$P_{in} = P_{out} * \frac{1}{0.8} = 6.25W$
$I_{in} = \frac{6.25W}{12V} = ~0.52A$

Bueno, dado que la eficiencia ha aumentado, ¡la corriente consumida en nuestra entrada ahora es menor que la corriente que sale de la salida! Esto es posible porque, recuerde, la energía se conserva (menos las pérdidas de eficiencia), no la corriente ni el voltaje.

También puede ver que la disipación en el convertidor de modo de conmutación es de solo 1,25 W ($P_{in} - P_{out} = \text{dissipation}$).