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单片开关电源电路的功率测量

单片开关电源电路的功率测量

点击数:7582 次   录入时间:03-04 12:03:42   整理:http://www.55dianzi.com   开关电源技术

  为了便于对单片开关电源的效率进行计算与分析,必须准确测量各种功率参数,包括:交流输入功率、各元器件上的功率损耗、总功耗。

  普通交流有效值仪表不适合测量开关电源的功率参数。因为此类仪表仅适合测量不失真的正弦波信号。然而单片开关电源中有多种高频非正弦波和瞬态干扰存在,例如:100kHz矩形波、锯齿波、开关失真波形、交流纹波、高次谐波;此外,还有尖峰电压、振铃电压、音频噪声、从电网引入的瞬态电压等电磁干扰信号。非正弦波的波峰因数均大于1.414(正弦波的波峰因数)。波峰因数(Kp)等于峰值电压(Vp)与有效值电压(VFRMS)之比:Kp=Vp/VRMS。利用瓦特表能直接测量交流输入功率以及各种功率损耗。对于Kp≥3的非正弦波(例如窄脉冲),瓦特表也适用。

  单片开关电源的输入滤波电容会使交流输入电流波形产生严重失真,这是由于波峰因数较高而功率因数较低造成的。开关电源的功率因数典型值为φ=0.6~0.8,它取决于交流线路的阻抗和交流输入电压值。

  利用瓦特表测量输入功率时,需按下图(b)所示接好电路。测电压时尽可能地跨接在开关电源的交流输入端。否则,电源引线上的压降也会造成1%~2%的测量误差,见下图(a)。

  假如没有瓦特表,亦可用直流高压来代替交流输入电压u,直接加到交流输入端,这样即可使用普通的直流电压表和电流表来测量直流输入功率。

  大多数开关电源在交、直流两种输入方式下均能正常工作。但是当交流电源线上还并联有电风扇、电源变压器时,必须先把电风扇等断开,然后加直流高压。否则在输入直流高压时,电风扇或变压器绕组上会形成很大的短路电流,极易将电风扇、变压器烧毁。此外,用直流输入代替交流输入时,所测得的功率值会偏高1%~2%。原因之一是直流输入时元器件上产生的压降较低;原因之二是滤波电容上不存在电网频率的波动,其功耗也低予正常值。这表明,用“直流输入法’’只能获得电源效率的近似值。

  倘若手头无现成的直流高压可用,亦可采用简单的桥式整流、滤波的方法,将交流电变成直流高压。例如,对220V交流电直接进行整流、滤波,可获得约300V的直流高压。在测量过程中需要注意两点:第一,交流电的波动应尽量小:第二,此法未采用工频变压器与电网隔离,必须注意安全!

利用瓦特表测量输入功率




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