電源效率的定義：
Pout 是輸出功率：
Pout = Vo X Io
Pin 是輸入功率：
Pin = Vin X Iin
這里 Iin 是電源的平均輸入電流或者直流電流。
理想狀態(tài)下：η=1，即完美的，轉(zhuǎn)換效率是 100%，但是現(xiàn)實往往距離理想很遠。
損耗的能量，都去哪里了？——熱！
我們會越來越關(guān)注電源的效率：
1、很多設(shè)備，都是電池供電，提高效率有效提升待機時間：手機、對講機、特斯拉汽車。
2、大功率設(shè)備，例如：服務(wù)器、顯卡，有效節(jié)能會給運營者帶來極大的成本優(yōu)化。
3、效率低下的電源，帶來很高的溫升。在高溫的環(huán)境下，會影響整個系統(tǒng)的可靠性。按照一般經(jīng)驗 10℃的溫升，會增加失效率加倍。
對于電源工程師來說：提高電源效率，降低電源溫升，是重要工作之一。所以我們要準確測試我們設(shè)計的電源的效率，來評估我們的電源設(shè)計的水平。
由于二次電源相對一次電源比較簡單，所以我們這里描述一次電源的測量方法。二次電源參考一次電源，或者選擇四個萬用表的方法，都可以進行測量。
一次電源的測試方法：
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(tǒng)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(yīng)考慮進來。
瓦特表的優(yōu)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(shù)。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(jié)果的準確性不高。
關(guān)于瓦特表（功率表）
功率表，英文名稱為 wattmeter，也被稱為瓦特表，它是一種用來測量有功功率值的儀表，電功率包括有功功率、無功功率和視在功率。主要應(yīng)用與電力、電測與計量等領(lǐng)域。若按功率計在測試系統(tǒng)中的連接方式進行分類的話，有終端式和通過式兩種。
功率表原理及構(gòu)成
功率表主要由功率傳感器和功率指示器兩部分組成。功率傳感器也稱功率計探頭，它把高頻電信號通過能量轉(zhuǎn)換為可以直接檢測的電信號。功率指示器包括信號放大、變換和顯示器。顯示器直接顯示功率值。功率傳感器和功率指示器之間用電纜連接。為了適應(yīng)不同頻率、不同功率電平和不同傳輸線結(jié)構(gòu)的需要，一臺功率計要配若干個不同功能的功率表探頭。
功率表原理
通過式功率表：它是利用某種耦合裝置，如定向耦合器、耦合環(huán)、探針等從傳輸?shù)墓β手邪匆欢ǖ谋壤詈铣鲆徊糠止β剩腿牍β视嫸攘浚瑐鬏數(shù)目偣β实扔诠β时碇甘局党艘员壤禂?shù)。
測熱電阻型功率表：它主要是使用熱變電阻做功率傳感元件，熱變電阻值的溫度系數(shù)較大。被測信號的功率被熱變電阻吸收后產(chǎn)生熱量，使其自身溫度升高，電阻值發(fā)生顯著變化，利用電阻電橋測量電阻值的變化，顯示功率值。
量熱式功率計典型的熱效應(yīng)功率表：這類功率表主要是利用隔熱負載吸收高頻信號功率，使負載的溫度升高，再利用熱電偶元件測量負載的溫度變化量，根據(jù)產(chǎn)生的熱量計算高頻功率值。
功率測試需要設(shè)備：
1. 一個可程控交流電源供應(yīng)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(shù)字萬用表（其中最好有一個高精度數(shù)字萬用表，用來測量電流）或者四個數(shù)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(jù)要測量的電壓和電流值將萬用表設(shè)置在合適的量程內(nèi)，這一點非常重要。
連接輸出萬用表
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(yīng)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(lián)，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(guān)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(chǎn)生非常大的浪涌電流。如果輸入電流表設(shè)置為低量程，這會導(dǎo)致其中的保險絲熔斷。
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(yīng)測量電源的浪涌電流。然后查閱萬用表的數(shù)據(jù)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。
使用瓦特表的測量方法
1）調(diào)節(jié)輸入電壓為額定電壓，輸出負載為半載和滿載，記錄功率計顯示的輸入功率 Pi；
2）記錄電壓表示數(shù) UO 和電流表示數(shù) IO；
3）在輸入端用萬用表交流電壓檔測得輸入電壓 Vi ，用交流電流檔測得輸入電流 ii；
4）按下式計算效率和功率因數(shù)：
效率＝直流輸出功率 / 交流輸入有功功率
＝[(U0×I0)/Pi]×100％
功率因數(shù)＝輸入有功功率 / 輸入視在功率
＝ Pi /（Vi×ii〕
UO………………輸出電壓值（V〕
IO………………額定負載電流和半載電流（A）
Pi ………………整流設(shè)備交流輸入功率（W）
Vi ………………交流輸入電壓 (V)
ii ……………… 交流輸入電流 (A)
5. 判定標準：
額定輸入額定輸出情況下，一次電源的輸出效率和功率因數(shù)應(yīng)符合其標稱值。
6. 注意事項：
若為多路輸出，應(yīng)按以下公式進行效率計算：
效率＝直流輸出功率 / 交流輸入有功功率
＝{（UO1×IO1＋UO2×IO2 ＋……＋UON×ION〕/ Pi}×100％
7、測試時注意電壓輸出的實際值：
電源輸出端儀表的測量結(jié)果為 4.97 伏和 4.005 安。電子負載的電壓讀數(shù)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(xiàn)了 490 mV 的壓降，從而突現(xiàn)了測量電源輸出端電壓的重要性。
因此，輸出功率 = 4.97 V x 4.005 A = 19.90 瓦。瓦特表讀數(shù)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(在沒有瓦特表的情況下，選擇)
使用萬用表時，可以在二極管整流器級將交流電轉(zhuǎn)換為直流電之后來測量輸入功率，從而避開功率因數(shù)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(nèi)。
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。
連接萬用表(測試輸入電流的有效值)
斷開整流橋與大容量電容 C2 之間的直流總線。斷開大容量電容后面的直流總線后，需要用萬用表來測量電源的高頻開關(guān)電流，而萬用表無法對此進行準確測量。
然后，焊接兩條可用來連接萬用表和電路的導(dǎo)線。連接一個真有效值、高精度萬用表組，測量斷路上的電流。使用另一個萬用表組測量電壓，將它分別連接到直流正極和大容量電容的負極。
用萬用表測量時，輸出功率測試方法沒有變化：電源仍提供 4.97 伏電壓，4.008 安電流和 19.92 瓦輸出功率。
在輸入端，直流總線電壓為 151.6 伏，輸入電流為 0.166 安。輸入功率計算如下：
Vin X Iin = 151.6 0.166 = 25.1656 W
現(xiàn)在，必須將整流橋的功率損耗計算在內(nèi)：
功率損耗估計值 = 最差情況下的二極管總壓降 輸入電流
= 1.8V X 0.166 A
= 0.299 W
因此，總輸入功率 = 25.1656 W + 0.299 W= 25.46 W
采用這種測量方法，可計算得出電源效率：
19.92 W/25.46 W= 78.2%
與使用瓦特表測量計算得出的 77.3%相比，我們可以看出，用四個萬用表進行測量，最后的誤差為 0.9%。
提高準確度
我們可以通過調(diào)整輸入功率來提高這種測量方法的準確度，在計算時，除二極管整流橋的損耗外，還應(yīng)將其他輸入級元件，如浪涌限制器、共模扼流圈和數(shù)字萬用表的電流檢測元件的損耗包括在內(nèi)。要計算這些損耗，需要測量各元件在正常工作情況下的壓降，然后用該壓降值乘以測得的輸入電流。將這些損耗計算在內(nèi)，將會增大總輸入功率并降低計算得出的效率。不過，用這種方法測得的結(jié)果始終不會像用瓦特表測量輸入功率一樣準確。
測量一系列輸入及輸出值，確定損耗原因
電源效率與輸入電壓和輸出負載有關(guān)。評估電源時，通常需要在幾個不同的輸入電壓水平下測量效率，以便更好地判斷出電路中的損耗究竟在何處。把得出的結(jié)果繪制在圖表中，說明滿載條件下效率與輸入電壓的關(guān)系。
低輸入電壓下效率下降，這通常是由于電路中的阻性元件產(chǎn)生的導(dǎo)通損耗造成的。這些損耗之所以會在低輸入電壓下增加，是因為需要較高的電流來維持相同的輸出功率。而高輸入電壓下的效率下降，通常是由于開關(guān)損耗造成的。這些損耗來自寄生電容。在高輸入電壓下?lián)p耗增加，是因為寄生電容會在更高的電壓下充放電。確定損耗原因并采取糾正措施后，將會得到以下曲線圖。
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