如何测试电源效率?

一点电子 2023-04-29 16:37
点击👆一点电子👇关注我,右上角“...设为 星标★技术干货第一时间送达!

效率是电源测试中十分常见的测试项,高效的电源表现是众多厂家一直追求的目标。在芯片的规格书中,通常都会提供几种常见的输入输出应用下的效率曲线。当实际的应用范围与规格书上不同,或者在demo板的基础上我们进行了其它改动的时候,就需要重新进行效率测试。


今天,就给大家详细讲一讲如何进行效率测试,以及相关注意事项。




一、基本概念


在介绍电源效率测试之前,首先我们需要搞清楚几个定义和概念。

电源效率的定义:
其中,输出功率Pout=Vo×Io输入功率Pin=Vin×Iin
需要指出的是,Iin是电源的平均输入电流或者直流电流。在理想状态下,η=1,即完美的,转换效率是100%,但现实往往距离理想很远。
那么,损耗的能量都去哪里了?根据能量守恒定律,一定是变成热量散发出去了。对于电源工程师来说,提高电源效率、降低电源温升,是重要工作之一。所以,我们要准确测试我们设计的电源的效率,来评估我们的电源设计的水平。
相对来说,由于二次电源比较简单,所以这里我们只描述一次电源的测量方法(二次电源参考一次电源,或者选择四个万用表的方法,都可以进行测量)。
下面,将向大家详细介绍一下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何进行测量,但不够精确。



二、一次电源的测试方法



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测量出大小。我们将用一个高精度万用表来测量输出到负载的电流,用一个标准万用表来测量电源的输出电压。
由于交流系统中电压与电流之间存在相位角,因此不能简单地将RMS输入电压与 RMS输入电流相乘来计算输入功率。只有电源消耗的有功功率(P)才是必须考虑的。而返回到电源的无功功率Q,则不应考虑进来。



三、瓦特表(功率表)



功率表(wattmeter)也被称为瓦特表,是用来测量有功功率值的仪表,电功率包括有功功率、无功功率和视在功率,同一个功率表可以交流、直流两用,其主要应用与电力、电测与计量等领域。
若按功率计在测试系统中的连接方式进行分类的话,功率表可分为终端式通过式两种。
选择功率表的功率量程,事实上就是正确选择功率表的电压和电流的量程。必须注意的是,负载最大工作电流和最高电压不能超过功率表的电流量程和电压量程,这样功率表的功率量程自然得到满足。反之,如果选择时只注意功率量程是否满足要求,而忽视了电流、电压量程是否与负载电流、电压相适应,那么就有可能损坏功率表



四、功率表原理及构成



功率表主要由功率传感器功率指示器两部分组成。其中,功率传感器也称功率计探头,它把高频电信号通过能量转换为可以直接检测的电信号。而功率指示器包括信号放大、变换和显示器。显示器直接显示功率值。功率传感器和功率指示器之间用电缆连接。
为了适应不同频率、不同功率电平,以及不同传输线结构的需要,一台功率计要配若干个不同功能的功率表探头。

1、功率表原理

通过式功率表:它是利用某种耦合装置,如定向耦合器、耦合环、探针等从传输的功率中按一定的比例耦合出一部分功率,送入功率计度量,传输的总功率等于功率表指示值乘以比例系数。

测热电阻型功率表:它主要是使用热变电阻做功率传感元件,热变电阻值的温度系数较大。被测信号的功率被热变电阻吸收后产生热量,使其自身温度升高,电阻值发生显著变化,利用电阻电桥测量电阻值的变化,显示功率值。

量热式功率计典型的热效应功率表:这类功率表主要是利用隔热负载吸收高频信号功率,使负载的温度升高,再利用热电偶元件测量负载的温度变化量,根据产生的热量计算高频功率值。

2、功率测试需要设备
需要一个可程控交流电源供应器或一个自耦变压器、一个电子负载,以及一个瓦特表和两个数字万用表(其中最好有一个高精度数字万用表,用来测量电流)或者四个数字万用表(其中,一个为真有效值、高精度万用表,用来测量输入电流;一个为高精度万用表,用来测量输出电流)。
注意:在使用万用表时,需要根据要测量的电压和电流值将万用表设置在合适的量程内,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测量出大小。我们将用一个高精度万用表来测量输出到负载的电流,用一个标准万用表来测量电源的输出电压。由于交流系统中电压与电流之间存在相位角,因此不能简单地将RMS输入电压与RMS输入电流相乘来计算输入功率。只有电源消耗的有功功率(P)才是必须考虑的。而返回到电源的无功功率Q,则不应考虑进来。
瓦特表的优点是可以准确测量输入功率,原因在于它能自动校正功率因数。如果没有瓦特表,则可使用两个万用表来测量输入电压和电流。但是,这种替代性方法使用瓦特表相比,测量结果的准确性不高,并且还需要对待测电源进行断路。
直接将电压表跨接到电路板输出端,并与电子负载连接。测量输出端电压时,会不计与负载相连的电缆上的压降。在有些应用中,比如手机充电器或笔记本电脑适配器中,必须计算电缆中的损耗,此时需要从负载测量输出电压。然后将高精度电流表与负载串联,测量输出电流。



五、连接输出万用表



直接将电压表跨接到电路板输出端,并与电子负载连接。测量输出端电压时,会不计与负载相连的电缆上的压降。在有些应用中,比如手机充电器或笔记本电脑适配器中,必须计算电缆中的损耗,此时需要从负载测量输出电压,然后将高精度电流表与负载串联,测量输出电流。



六、交流接通注意事项



如果使用的器件采用开/关控制方案,在检测输入电压下快速装上电源,使输出达到满载,这时就可以测量出最差情况下的效率。
不过,在大容量电容充电时,装上电源会产生非常大的浪涌电流。如果输入电流表设置为低量程,这会导致其中的保险丝熔断。

如果采用四个万用表的方法,需要注意以下几点:

● 使用电流档时,需将万用表串联在电路中,注意电流流向;使用电压档时,则是并联,注意正负极。

● 使用电流档时,一开始要用安培档,若是显示位数不够精确时,再更换至毫安档进行测试。用毫安档进行测试的情况下,调高负载电流时,要注意是否超过毫安档量程(一般在400mA)。若是不小心超过量程,会导致万用表内保险丝烧毁,更换保险丝后,才能继续使用毫安档进行测试。

● 两个电压表都接在板端,且连接线尽量短。不要接在电源端和负载端去读取数据,这样会较多地计入连接线上的产生的损耗,影响测试结果。

● 若想用电子负载直接读取输出部分的数据,可以用圆环连接线,圆环端直接焊在demo板上,另一端连接至电子负载。这样测试产生的损耗比直接用夹子连接产生的少。但一般还是会比用万用表测得的效率低些。

● 若是遇到超过万用表量程的情况,可以用电子负载读数,也可以用量程范围较大的功率计直接测量输出功率。


—— End ——
本号对所有原创、转载文章的陈述与观点均保持中立,推送文章仅供读者学习和交流。文章、图片等版权归原作者享有,如有侵权,联系删除。

👇点击关注,技术干货准时送达!👇

    

#推荐阅读#

  • 硬件设计基础60问

  • 一位老电子工程师的十年职场感悟

  • 开关电源设计资料大全(建议收藏)

  • 大牛多年研发电源问题汇总(受益匪浅)

你若喜欢,点个“赞”“在看”

一点电子 一点电子,专注于电子硬件技术的学习和分享。分享技术,生活乐趣、职场百态,每天进步一点点!
评论
  • 遇到部分串口工具不支持1500000波特率,这时候就需要进行修改,本文以触觉智能RK3562开发板修改系统波特率为115200为例,介绍瑞芯微方案主板Linux修改系统串口波特率教程。温馨提示:瑞芯微方案主板/开发板串口波特率只支持115200或1500000。修改Loader打印波特率查看对应芯片的MINIALL.ini确定要修改的bin文件#查看对应芯片的MINIALL.ini cat rkbin/RKBOOT/RK3562MINIALL.ini修改uart baudrate参数修改以下目
    Industio_触觉智能 2024-12-03 11:28 109浏览
  • TOF多区传感器: ND06   ND06是一款微型多区高集成度ToF测距传感器,其支持24个区域(6 x 4)同步测距,测距范围远达5m,具有测距范围广、精度高、测距稳定等特点。适用于投影仪的无感自动对焦和梯形校正、AIoT、手势识别、智能面板和智能灯具等多种场景。                 如果用ND06进行手势识别,只需要经过三个步骤: 第一步&
    esad0 2024-12-04 11:20 103浏览
  • 概述 说明(三)探讨的是比较器一般带有滞回(Hysteresis)功能,为了解决输入信号转换速率不够的问题。前文还提到,即便使能滞回(Hysteresis)功能,还是无法解决SiPM读出测试系统需要解决的问题。本文在说明(三)的基础上,继续探讨为SiPM读出测试系统寻求合适的模拟脉冲检出方案。前四代SiPM使用的高速比较器指标缺陷 由于前端模拟信号属于典型的指数脉冲,所以下降沿转换速率(Slew Rate)过慢,导致比较器检出出现不必要的问题。尽管比较器可以使能滞回(Hysteresis)模块功
    coyoo 2024-12-03 12:20 170浏览
  • 当前,智能汽车产业迎来重大变局,随着人工智能、5G、大数据等新一代信息技术的迅猛发展,智能网联汽车正呈现强劲发展势头。11月26日,在2024紫光展锐全球合作伙伴大会汽车电子生态论坛上,紫光展锐与上汽海外出行联合发布搭载紫光展锐A7870的上汽海外MG量产车型,并发布A7710系列UWB数字钥匙解决方案平台,可应用于数字钥匙、活体检测、脚踢雷达、自动泊车等多种智能汽车场景。 联合发布量产车型,推动汽车智能化出海紫光展锐与上汽海外出行达成战略合作,联合发布搭载紫光展锐A7870的量产车型
    紫光展锐 2024-12-03 11:38 126浏览
  • RDDI-DAP错误通常与调试接口相关,特别是在使用CMSIS-DAP协议进行嵌入式系统开发时。以下是一些可能的原因和解决方法: 1. 硬件连接问题:     检查调试器(如ST-Link)与目标板之间的连接是否牢固。     确保所有必要的引脚都已正确连接,没有松动或短路。 2. 电源问题:     确保目标板和调试器都有足够的电源供应。     检查电源电压是否符合目标板的规格要求。 3. 固件问题: &n
    丙丁先生 2024-12-01 17:37 114浏览
  • 戴上XR眼镜去“追龙”是种什么体验?2024年11月30日,由上海自然博物馆(上海科技馆分馆)与三湘印象联合出品、三湘印象旗下观印象艺术发展有限公司(下简称“观印象”)承制的《又见恐龙》XR嘉年华在上海自然博物馆重磅开幕。该体验项目将于12月1日正式对公众开放,持续至2025年3月30日。双向奔赴,恐龙IP撞上元宇宙不久前,上海市经济和信息化委员会等部门联合印发了《上海市超高清视听产业发展行动方案》,特别提到“支持博物馆、主题乐园等场所推动超高清视听技术应用,丰富线下文旅消费体验”。作为上海自然
    电子与消费 2024-11-30 22:03 107浏览
  • 光伏逆变器是一种高效的能量转换设备,它能够将光伏太阳能板(PV)产生的不稳定的直流电压转换成与市电频率同步的交流电。这种转换后的电能不仅可以回馈至商用输电网络,还能供独立电网系统使用。光伏逆变器在商业光伏储能电站和家庭独立储能系统等应用领域中得到了广泛的应用。光耦合器,以其高速信号传输、出色的共模抑制比以及单向信号传输和光电隔离的特性,在光伏逆变器中扮演着至关重要的角色。它确保了系统的安全隔离、干扰的有效隔离以及通信信号的精准传输。光耦合器的使用不仅提高了系统的稳定性和安全性,而且由于其低功耗的
    晶台光耦 2024-12-02 10:40 143浏览
  • 最近几年,新能源汽车愈发受到消费者的青睐,其销量也是一路走高。据中汽协公布的数据显示,2024年10月,新能源汽车产销分别完成146.3万辆和143万辆,同比分别增长48%和49.6%。而结合各家新能源车企所公布的销量数据来看,比亚迪再度夺得了销冠宝座,其10月新能源汽车销量达到了502657辆,同比增长66.53%。众所周知,比亚迪是新能源汽车领域的重要参与者,其一举一动向来为外界所关注。日前,比亚迪汽车旗下品牌方程豹汽车推出了新车方程豹豹8,该款车型一上市就迅速吸引了消费者的目光,成为SUV
    刘旷 2024-12-02 09:32 138浏览
  • 11-29学习笔记11-29学习笔记习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记
    youyeye 2024-12-02 23:58 92浏览
  • 《高速PCB设计经验规则应用实践》+PCB绘制学习与验证读书首先看目录,我感兴趣的是这一节;作者在书中列举了一条经典规则,然后进行详细分析,通过公式推导图表列举说明了传统的这一规则是受到电容加工特点影响的,在使用了MLCC陶瓷电容后这一条规则已经不再实用了。图书还列举了高速PCB设计需要的专业工具和仿真软件,当然由于篇幅所限,只是介绍了一点点设计步骤;我最感兴趣的部分还是元件布局的经验规则,在这里列举如下:在这里,演示一下,我根据书本知识进行电机驱动的布局:这也算知行合一吧。对于布局书中有一句:
    wuyu2009 2024-11-30 20:30 142浏览
  •         温度传感器的精度受哪些因素影响,要先看所用的温度传感器输出哪种信号,不同信号输出的温度传感器影响精度的因素也不同。        现在常用的温度传感器输出信号有以下几种:电阻信号、电流信号、电压信号、数字信号等。以输出电阻信号的温度传感器为例,还细分为正温度系数温度传感器和负温度系数温度传感器,常用的铂电阻PT100/1000温度传感器就是正温度系数,就是说随着温度的升高,输出的电阻值会增大。对于输出
    锦正茂科技 2024-12-03 11:50 141浏览
  • 作为优秀工程师的你,已身经百战、阅板无数!请先醒醒,新的项目来了,这是一个既要、又要、还要的产品需求,ARM核心板中一个处理器怎么能实现这么丰富的外围接口?踌躇之际,你偶阅此文。于是,“潘多拉”的魔盒打开了!没错,USB资源就是你打开新世界得钥匙,它能做哪些扩展呢?1.1  USB扩网口通用ARM处理器大多带两路网口,如果项目中有多路网路接口的需求,一般会选择在主板外部加交换机/路由器。当然,出于成本考虑,也可以将Switch芯片集成到ARM核心板或底板上,如KSZ9897、
    万象奥科 2024-12-03 10:24 90浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦