线性稳压器通过在源和负载之间有效地放置一个受控可变电阻器来工作。负载的所有电流都流过这个电阻元件。其两端的电压等于源电压与负载电压之差。所以耗散的功率是

\$P_{lin} = I_{load}\times{}(V_{src}-V_{load})\$。

开关稳压器的工作原理是在一个开关周期内改变电流的占空比，然后使用滤波器对输出进行平均。在循环的一部分中，高电流以低电压流过。在循环的其他部分，几乎没有电流通过高压降。这些条件都不会像热量一样消耗大量功率。理想情况下，功率损失变为

\$P_{sw}= \mathrm{DC}(I_{on})(0\ \mathrm{V}) + (1-\mathrm{DC})(0\ \mathrm{A})(V_{off })\$,

这当然是 0 W。现实世界中的大部分低效率通常是由于在周期的“开”和“关”部分之间的非常短的切换间隔期间功率损失造成的。

通常开关稳压器效率更高，但并非总是如此。

一个理想的线性稳压器有一个电压降 \$V_{IN} - V_{OUT}\$ 并且有一个线性传输元件（例如晶体管）充当电阻器，因此理想情况下的功率损耗为 P = \如你所说，$I \cdot (V_{IN} - V_{OUT})\$。这是理想的情况，实际上调节器需要一点电流才能工作，并且可能有一个组件取决于输出电流。一些依赖于横向 PNP 通路元件的 LDO 线性稳压器在接近压降时可能具有非常高的消耗——对于 1A 输出电流，可能会浪费 100mA（因为使用某些 IC 工艺制造的 PNP 晶体管往往具有相当糟糕的电流增益）。

理想的开关（降压）稳压器如下所示：

^{模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图}

其中开关是晶体管，D1可以是二极管，也可以是另一个晶体管。在理想情况下，不存在能量损失机制。二极管要么完全阻断，要么完全导通，开关也一样，电感没有直流电阻，电容器没有 ESR。所以输入的功率等于输出的功率。当然现实只能接近那个理想。将存在“开销”损失和随着电流增加而增加的损失。

请注意，电感器是该电路的关键部分——如果您试图省略它，C1 上的不动（短期内）电压将与 Vin 上的不动电压相抗衡，电流将变为无限大。在实际电路中，SW1 会有一些电阻，它会像线性稳压器中的传输晶体管一样发热（除了它也会产生大量的 EMI）。

众所周知，开关稳压器比线性稳压器效率更高。

到一个点。将 3.5V 输入 LDO 3.3V 线性稳压器可提供 94% 的效率。您很难找到可以做到这一点的开关稳压器。

我也知道线性稳压器必须将输入电压和输出电压之间的差异乘以电流作为热量消散。

是的，但是对于给定的输出电流，线性稳压器必须消耗同样多或稍多的电流，而开关稳压器会以输出电压的下降换取输入电流的降低，因此通常比类似配置的线性稳压器总体使用更少的功率。

理想的切换器不会消耗任何功率。它们从输入侧获取一点能量，将其存储，然后在输出侧释放。

能量要么存储在电感器内部的磁场中，要么存储在电容器中的电场中。

由于实际组件的非理想性，例如电感器中的 ESR，它们会消耗一些功率。它们在晶体管开关期间也会失去一些功率。控制器中也会损失一些能量。