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开关电源转化功率的测量方法

本文将向大家介绍测量开关电源转换效率的两种不同方法。第一种方法使用一个瓦特表和两个万用表;第二种方法介绍在没有瓦特表的情况下如…

  本文将向咱们介绍丈量开关电源转化功率的两种不同办法。榜首种办法运用一个瓦特表和两个万用表;第二种办法介绍在没有瓦特表的情况下怎么进行丈量,但不行精确。

  所需设备

  1. 一个可程控沟通电源供应器或一个自耦变压器

  2. 一个电子负载

  3. 一个瓦特表和两个数字万用表(其间最好有一个高精度数字万用表,用来丈量电流)或许四个数字万用表(其间,一个为真有效值、高精度万用表,用来丈量输入电流;一个为高精度万用表,用来丈量输出电流)

  注释:在运用万用表时,您需求依据要丈量的电压和电流值将万用表设置在适宜的量程内,这一点非常重要。

  直流输出功率仅等于电压与电流的乘积,只需两个万用表即可丈量出巨细。咱们将用一个高精度万用表来丈量输出到负载的电流,用一个规范万用表来丈量电源的输出电压。因为沟通体系中电压与电流之间存在相位角,因而不能简略地将RMS 输入电压与RMS 输入电流相乘来核算输入功率。只要电源耗费的有功功率(P)才是有必要考虑的。而返回到电源的无功功率Q,则不应考虑进来。

  瓦特表的长处是能够精确丈量输入功率,原因在于它能主动校对功率因数。假如没有瓦特表,则可运用两个万用表来丈量输入电压和电流。但这种代替性办法与运用瓦特表比较,丈量成果的精确性不高,而且还需求对待测电源进行断路。

  直接将电压表跨接到电路板输出端,并与电子负载衔接。丈量输出端电压时,会不计与负载相连的电缆上的压降。在有些运用中,比方手机充电器或笔记本电脑适配器中,有必要核算电缆中的损耗,此刻需求从负载丈量输出电压。然后将高精度电流表与负载串联,丈量输出电流。

  沟通接通注意事项

  假如运用的器材选用开/关操控计划,在检测输入电压下快速装上电源,使输出到达满载,这时就能够丈量出最差情况下的功率。不过,在大容量电容充电时,装上电源会发生非常大的浪涌电流。假如输入电流表设置为低量程,这会导致其间的保险丝熔断。

针对不同 SMPS操控计划的主张沟通接通程序

  假如选用四个万用表的办法,在低输入电压和最高负载下快速装上电源后,首先应丈量电源的浪涌电流。然后查阅万用表的数据手册,承认它是否能够在高输入电压下承载如此高的峰值电流。关于一切其它操控计划,接通办法将不会影响功率的丈量,主张在检测时缓慢调高沟通电压,以便约束浪涌电流。

  瓦特表办法

  将瓦特表衔接到电源输入端,将显现屏设置为均匀形式,以便取得较安稳的读数。接通沟通输入电压,将它缓慢调高到所需的检测电压。将您电源的负载添加到满载。然后关断电源,将它从头快速装回,持续完结丈量。在本演示中,电源输出端外表的丈量成果为4.97 伏和4.005 安。电子负载的电压读数为4.48 伏。这是因为输出电缆和万用表电压检测元件上呈现了490 mV 的压降,然后突现了丈量电源输出端电压的重要性。因而,输出功率 = 4.97 V 4.005 A = 19.90 瓦。瓦特表读数显现输入功率为25.76 瓦。因而,电源功率 = 19.90 瓦/25.76 瓦 = 77.3%.

  万用表办法

  运用万用表时,能够在二极管整流器级将沟通电转化为直流电之后来丈量输入功率,然后避开功率因数的影响。为进步丈量精确性,有必要将直流总线级之前的元件中的损耗核算在内。二极管整流桥一般是输入级中损耗最大的元件,因为在最差情况下每个二极管中的压降可到达0.9伏。关于阻抗或压降非常大且可丈量的其它元件,运用这种办法也能够核算出其损耗巨细。

  衔接万用表

  断开整流桥与大容量电容C2 之间的直流总线。断开大容量电容后边的直流总线后,需求用万用表来丈量电源的高频开关电流,而万用表无法对此进行精确丈量。然后,焊接两条可用来衔接万用表和电路的导线。衔接一个真有效值、高精度万用表组,丈量断路上的电流。运用另一个万用表组丈量电压,将它别离衔接到直流正极和大容量电容的负极。

  测验程序

  翻开沟通电源供应器,缓慢将电压调高到所需的检测电压。将电源的负载添加到满载。将输入电流表设置到最高电流量程。然后堵截沟通输入电压,从头快速装上电源。在本演示中,电源仍供给4.97 伏电压,4.008 安电流和19.92 瓦输出功率。在输入端,直流总线电压为151.6 伏,输入电流为0.166 安。输入功率核算如下:沟通输入损耗

  现在,有必要将整流桥的功率损耗核算在内:

  功率损耗估计值 = 最差情况下的二极管总压降 输入电流

  = 1.8 V 0.166 A

  = 0.299 W

  因而,总输入功率 = 25.1656 W + 0.299 W

  = 25.46 W

  选用这种丈量办法,可核算得出电源功率:= 78.2%

  与运用瓦特表丈量核算得出的77.3%比较,咱们能够看出,用四个万用表进行丈量,最终的差错为0.9%.

  进步精确度

  咱们能够经过调整输入功率来进步这种丈量办法的精确度,在核算时,除二极管整流桥的损耗外,还应将其他输入级元件,如浪涌约束器、共模扼流圈和数字万用表的电流检测元件的损耗包含在内。要核算这些损耗,需求丈量各元件在正常作业情况下的压降,然后用该压降值乘以测得的输入电流。将这些损耗核算在内,将会增大总输入功率并下降核算得出的功率。

  不过,用这种办法测得的成果一直不会像用瓦特表丈量输入功率相同精确。丈量一系列输入及输出值,确认损耗原因电源功率与输入电压和输出负载有关。*估电源时,一般需求在几个不同的输入电压水平下丈量功率,以便更好地判别出电路中的损耗究竟在何处。把得出的成果制作在图表中,阐明满载条件下功率与输入电压的联系。

  导通损耗对功率的影响 开关损耗对功率的影响

  低输入电压下功率下降,这一般是因为电路中的阻性元件发生的导通损耗形成的。这些损耗之所以会在低输入电压下添加,是因为需求较高的电流来保持相同的输出功率。而高输入电压下的功率下降,一般是因为开关损耗形成的。这些损耗来自寄生电容。在高输入电压下损耗添加,是因为寄生%&&&&&%会在更高的电压下充放电。确认损耗原因并采纳纠正办法后,将会得到以下曲线图。规划杰出的电源的功率与输入电压的联系。

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