電源效率測量有妙招

本文將向大家介紹測量開關電源轉換效率的兩種不同方法。第一種方法使用一個瓦特表和兩個萬用表;第二種方法介紹在沒有瓦特表的情況下如何進行測量，但不夠精確。

所需設備

1. 一個可程控交流電源供應器或一個自耦變壓器

2. 一個電子負載

3. 一個瓦特表和兩個數字萬用表(其中最好有一個高精度數字萬用表，用來測量電流)或者四個數字萬用表(其中，一個為真有效值、高精度萬用表，用來測量輸入電流;一個為高精度萬用表，用來測量輸出電流)

注釋：在使用萬用表時，您需要根據要測量的電壓和電流值將萬用表設置在合適的量程內，這一點非常重要。

直流輸出功率僅等于電壓與電流的乘積，只需兩個萬用表即可測量出大小。我們將用一個高精度萬用表來測量輸出到負載的電流，用一個標準萬用表來測量電源的輸出電壓。由于交流系統中電壓與電流之間存在相位角，因此不能簡單地將RMS 輸入電壓與RMS 輸入電流相乘來計算輸入功率。只有電源消耗的有功功率(P)才是必須考慮的。而返回到電源的無功功率Q，則不應考慮進來。

瓦特表的優點是可以準確測量輸入功率，原因在于它能自動校正功率因數。如果沒有瓦特表，則可使用兩個萬用表來測量輸入電壓和電流。但這種替代性方法與使用瓦特表相比，測量結果的準確性不高，并且還需要對待測電源進行斷路。

直接將電壓表跨接到電路板輸出端，并與電子負載連接。測量輸出端電壓時，會不計與負載相連的電纜上的壓降。在有些應用中，比如手機充電器或筆記本電腦適配器中，必須計算電纜中的損耗，此時需要從負載測量輸出電壓。然后將高精度電流表與負載串聯，測量輸出電流。

交流接通注意事項

如果使用的器件采用開/關控制方案，在檢測輸入電壓下快速裝上電源，使輸出達到滿載，這時就可以測量出最差情況下的效率。不過，在大容量電容充電時，裝上電源會產生非常大的浪涌電流。如果輸入電流表設置為低量程，這會導致其中的保險絲熔斷。

針對不同 SMPS控制方案的建議交流接通程序

如果采用四個萬用表的方法，在低輸入電壓和最高負載下快速裝上電源后，首先應測量電源的浪涌電流。然后查閱萬用表的數據手冊，確認它是否能夠在高輸入電壓下承載如此高的峰值電流。對于所有其它控制方案，接通方法將不會影響效率的測量，建議在檢測時緩慢調高交流電壓，以便限制浪涌電流。

瓦特表方法

將瓦特表連接到電源輸入端，將顯示屏設置為平均模式，以便獲得較穩定的讀數。接通交流輸入電壓，將它緩慢調高到所需的檢測電壓。將您電源的負載增加到滿載。然后關斷電源，將它重新快速裝回，繼續完成測量。在本演示中，電源輸出端儀表的測量結果為4.97 伏和4.005 安。電子負載的電壓讀數為4.48 伏。這是由于輸出電纜和萬用表電壓檢測元件上出現了490 mV 的壓降，從而突現了測量電源輸出端電壓的重要性。因此，輸出功率 = 4.97 V 4.005 A = 19.90 瓦。瓦特表讀數顯示輸入功率為25.76 瓦。因此，電源效率 = 19.90 瓦/25.76 瓦 = 77.3%。

萬用表方法

使用萬用表時，可以在二極管整流器級將交流電轉換為直流電之后來測量輸入功率，從而避開功率因數的影響。為提高測量準確性，必須將直流總線級之前的元件中的損耗計算在內。二極管整流橋通常是輸入級中損耗最大的元件，因為在最差情況下每個二極管中的壓降可達到0.9伏。對于阻抗或壓降非常大且可測量的其它元件，使用這種方法也可以計算出其損耗大小。