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日图课堂|怎样测量待机功率

来源: 深圳市日图科技有限公司

2017/12/12 9:00:30 733

 测量要求

待机功率使用适当的功率表或功率分析仪测量。遗憾的是,通常并不能简单地用瓦特衡量功率,在测量时应注意下述事项。待机功率测量挑战功率低,电流低。波失高度失真,因为在低负载工作的电源通常会吸收非常高的波峰因数电流。低功率因数,因为电流主要是电容电流,经过电源EMC 滤波器。电源处于突发模式时,会不规则地吸收功率,而不是连续吸收功率。

 

测量低功率和低电流

功率分析仪必须拥有测量电流使用的适当量程。一般来说,低于电流量程5% 的测量将不可靠。例:测量100mW,230V,功率因数为1。

Watts = Volts x Amps x PF

因此

Amps = Watts / (Volts x PF)= 0.1 / (230 x 1) = 0.4mA

功率分析仪应在2mA 或更低的量程上运行。

高波峰因数波形在低负载时,电流通常失真zui多。只有在电压峰值时才会吸收电流,以便为电源的存储电容器充电,表现为短脉冲。在波峰因数大于3,可能zui高为10 时,功率分析仪测量不能出现削幅或精度下降。

波峰因数 = 峰值/RMS 值

 

低功率因数

在待机状态下,输入电流可能主要是EMC 滤波使用的电容器中的电流,特别是位于工频和零线之间的X2 级电容器。在这种情况下,电流被相移zui多90 度。在这个领域,并不是所有功率分析仪都能准确地执行测量。

 

突发模式操作

在没有负载或低负载下运行时,电源自己的控制电路和电源电路仍将运行,以保持稳定的输出电压。这种控制能力可能会超过所需的待机功率,因此许多电源会切换到突发模式。在这种模式下,电源内部的电源开关装置会停止运行,*由输出平滑电容器来保持输出电压。在输出电压下降到预定水平时,电源开关再次启动,以充满输出电容器。在这种模式下,以突发方式从AC 线路中吸收电流。电流突发是不规则的,时间长度和大小会变化。此外,被测产品吸收的功率可能会由于温度或进一步节能功能而变化。为在这种情况下测量功率,功率分析仪必须:连续对功率采样,以便不会漏掉任何功率。在足够长的时间周期内平均功率,以提供稳定的结果。

 

进行连接

功率分析仪将同时采样电压波形和电流波形,以计算功率。连接应安全稳固。通过并连电压端子,来测量电压。通过串联电流端子,来测量电流。一般来说,要求一个直接连接的电阻电流分流器( 而不是电流变压器),以实现合理的测量。对待机功率测量,应在电路的源侧或供电侧进行电压连接。在正常功率测量过程,功率分析仪的电压表电路中的电流和功率远远低于电流分流器。对待机功率测量,电压表电路中的电流和功率可能会很大,电流分流器的电流和功率可能会很小。因此,为测量待机功率,电压要连接到电流分流器的供电一侧。

 

进行基本测量

设置功率分析仪测量功率,应满足下述条件:

连续采样

以快于每秒一次的速度记录功率在可以选择的时间内进行平均使用泰克PA1000 或PA3000 的实例

1. 连接分析仪,如上图所示

( 使用1A 分流器输入,以实现良好精度)。

2. 复位默认值。

( Menu>User Configuration>LoadDefault Configuration)

3. 选择1A 分流器。

(Menu > Inputs > Shunt > 1A)

4. 选择待机模式。

(Menu > Modes > Select Mode > Standby)

 

图4. 正常模式下功率测量连接。

 

图5. 测量待机功率的连接。

 

根据IEC62301 Ed.2:2011 和EN50564:2011进行测量

泰克PA1000 和PA4000 功率分析仪可以*根据上述标准执行测量。这意味着分析仪也满足严格的测量方法及精度要求。IEC62301 Ed2 非常重要,因为这是能源之星以及欧洲第1275/2008 号电气和电子家电与办公设备待机和关闭模式下耗电量法规参考的zui终测量方法。

IEC62301 Ed.2 的要求

在进行合规测量前,请参阅版标准,确认细节。供电电压 (IEC62310 Ed.2 Section 4.3) 可以使用本地区的标称电压和频率,但必须稳定+/- 1% 总谐波成分 (THC ) 不得超过 2%。(THC 是修改后的THD 或总谐波失真,只包括前13 个谐波)。电压的波峰因数 ( 峰值与有效值之比 ) 必须在 1.34 和1.49 之间。由于这些参数中的任何变化都会影响待机功率测量,在测试期间的每次功率测量中,必须同时测量和确认这些参数。要求同时测量有效值和谐波。正常 AC 线路供电可能会超过这些标准,特别是在输入供电或配电变压器附近进行测试连接时。如果供电不满足要求,那么必须使用合成交流电源或线路调节装置。

测量不确定度 (IEC62310 Ed.2 Section 4.4)

IEC 标准考虑了上述困难,规定了测量不确定度,其基于要测量的功率电平及波形的失真和相移。为了同时考虑失真和相移,我们规定了zui大电流比(MCR)。MCR = 波峰因数/ 功率因数

 

功率测量程序

(IEC62301 Ed.2 Section 5.3)可以通过三种方法确定功率( 单位:瓦)。

1. 直接方法

“这种方法不应用于验证用途”。这是前面介绍的基本功率分析仪前面板方法,针对的目标是只在吸收非常稳定的功率的产品上快速进行原型测量。

2. 平均读取方法

这种方法是以前标准版(Ed.1) 中使用的方法的改进版。由于测量需要至少20 分钟,并不适用于所有产品模式,因此使用下面介绍的采样方法。

1. 对两个测量周期、每个测量周期不低于10 分钟,应确定平均功率。

2. 计算两个测量之间的功率变化速率(mW /h),检查功率测量的稳定性。只有在满足稳定性标准时,测量方才有效。如果不能实现稳定性,那么必须使用抽样方法。

3. 抽样方法

这是IEC 推荐的方法,也是zui快速的方法,适用于所有可能的产品模式。

1. 以快于每秒一次的速度记录功率和其它测量。

2. 被测产品通电zui短15 分钟。

3. 丢掉三分之一的数据(5 分钟)。

4. 通过所有功率测量的zui小二乘线性回归法,确定测量的稳定性。在直线回归的斜率小于10mW/h ( 输入功率<= 1W) 或在功率大于1W、斜率小于功率的1% 时,稳定性确立。

测试报告

(IEC62301 Ed.2 Section 6)测试报告必须包含产品细节、测量环境和测试实验室以及实测数据和测量方法。

功率分析仪整体要求

(IEC62301 Ed.2 Section B.2)

1. 确定所有测量( 功率、电流、波峰因数、THC 及功率),

以低于1 秒的间隔同时记录这些项目。

2. 连续无隙采样。

3. 拥有1mW 或更好的功率分辨率。

4. 波峰因数为3 的额定测量,是10。

5. 低于10mA 的zui小电流范围。

6. 信号超出量程。

7. 能够关闭自动量程。

8. zui低2kHz 的频响。

 

进行标准待机功率测量

要求的设备

1. AC 电源

满足“供电电压”一节(IEC62310 Ed.2 Section4.3) 中讨论的要求。对测试实验室,这通常是一个可编程的AC 电源,允许认证各种电压和频率组合。

2. 功率分析仪,不确定度、测量规程和整体特点满足上述IEC62310 Ed.2 要求。泰克 PA3000 或 PA1000

3. 安全地、根据IEC62301 Ed.2 Section B.4 连接测试电路(AC 电源、功率分析仪和被测产品) 的方法泰克接续盒满足了这一要求,适合4mm 安全插座,可以简单地1:1 连接泰克功率分析仪。

4. IEC62301 Ed.2 Section 6 要求的测量记录和报告方法装有泰克PWRVIEW、并带有USB 连接的笔记本电脑。

 

具体的电源效率及电源标准的测试实例:

一、能效等级level IV 测试:

VI 级能效相比较V 级面临两个主要挑战:

1. 对电源的效率要求提高2.3%,要求到88%- 要求高精度

2. 待机功耗测试要求由300mW 降低到100mW- 要求测试设备uA 级的测试能力。

可以直接将电源的效率进行准确的评价

图上所示,是使用泰克功率分析仪PA1000 进行测试的手机充电器待机功耗情况,大家清晰看到此时的待机功耗57.91mW,电流为2.313mA。

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