开关电源中开关管的功耗测量分析
开关电源中IGBT损耗简单测量方法
开关电源中IGBT 损耗简单测量方法摘要: 文中介绍的损耗测量分析方法简单而有效，可以使设计者对IGBT 的选择和热设计作到心中有数，以利于得出最优的设计方案。
需要提请注意的是，测量工具及辅助电路的标准是非常必要的，否则可能导致较大的误差。
在任何装置中使用IGBT 都会遇到IGBT 的选择及热设计问题。
当电压应力和电流应力这2 个直观参数确定之后，最终需要根据IGBT 在应用条件下的损耗及热循环能力来选定IGBT。
通常由于使用条件不同，通过IGBT 数据手册给出的参数不能确切得出应用条件下IGBT 的损耗。
比较好的方法是通过测量行业确定IGBT 数据手册中参数的测量条件与实际应用环境的差别，并介绍IGBT 的损耗的简单测量方法。
IGBT 参数的定义厂商所提供的IGBT 开关参数通常是在纯感性负载下测量的，图1 和图2 分别是IR 公司和TOSHIBA 公司测量开关时间的电路和定义开关时间的波形。
其共同特点是：开通处于续流状态的纯感性负载；关断有箝位二极管的纯感性负载。
有些数据手册还给出了开关过程的能量损失，也是在同样条件下测量的。
对于PWM 方式工作并使用变压器的开关电源，其工作情况则与之区别很大。
图3 是11 kW 半桥型电路及其工作波形，使用的IGBT 为GA75TS120U。
由波形可见，电流上升时间tr 约为500 ns，下降时间t f 约为300 ns。
但在数据手册中，GA75TS120U 的电流升降时间分别为t r＝100 ns，t f＝80 ns，与实际工作情况差异较大。
其原因主要在于以下2 个方面：（1）开通时，图3 中由于变压器漏感的存在，IGBT 实际上开通了1 个零电流感性负载，近似于零电流开通，电流上升率受漏感充电速度的限制，因而实际电流上升时间tr 不完全取决于IGBT。
而数据手册中给出开通处于续流状态的纯感性负载，开通瞬间，IGBT 既要承受电感中的电流，还要承受续流二极管的反向恢复电流，电流上升率则完全取决于IGBT 的开通速度。
开关电源32个检测项目检测方法与检测设备
开关电源32个检测项目检测方法与检测设备开关电源是现代电子产品中常见的电源类型，它具有功率转化效率高、体积小、重量轻、使用方便等优点。
为了确保开关电源的质量和性能，需要进行一系列的检测项目。
1.输入电压范围测试：通过改变电源输入电压进行测试，判断开关电源在不同电压范围内的输出情况。
检测方法为改变输入电压并观察输出电压变化，检测设备为数字电压表。
2.输出电压范围测试：通过改变开关电源的输出负载进行测试，判断开关电源的输出电压范围。
检测方法为改变输出负载并观察输出电压变化，检测设备为数字电压表。
3.输出电压精度测试：使用高精度数字电压表测量开关电源的输出电压，与设定值进行对比，判断输出电压的精度。
检测设备为高精度数字电压表。
4.输出电流范围测试：通过改变开关电源的输出负载进行测试，判断开关电源的输出电流范围。
检测方法为改变输出负载并观察输出电流变化，检测设备为数字电流表。
5.输出电流精度测试：使用高精度数字电流表测量开关电源的输出电流，与设定值进行对比，判断输出电流的精度。
检测设备为高精度数字电流表。
6.输出功率测试：通过测量输出电压和输出电流的乘积，计算出开关电源的输出功率。
检测设备为数字电压表和数字电流表。
7.效率测试：通过测量开关电源的输入功率和输出功率的比值，计算出开关电源的效率。
检测设备为数字功率计和负载。
8.开机过压测试：将开关电源的输入电压调整至设定值的两倍，观察开关电源的输出电压情况。
检测设备为数字电压表。
9.短路保护测试：在开关电源的输出端短接一个负载，观察开关电源是否能自动切换到短路保护状态。
检测设备为负载。
10.过流保护测试：在开关电源的输出端增加一个大负载，观察开关电源是否能自动切换到过流保护状态。
检测设备为负载。
11.过载保护测试：在开关电源的输出端增加一个超出额定负载的负载，观察开关电源是否能自动切换到过载保护状态。
检测设备为负载。
12.输出电压波动测试：在开关电源的输出端接入一个示波器，观察输出波形是否正常。
详解开关电源待机功耗的分析
详解开关电源待机功耗的分析引言•现在做电源，除了效率以外，空载或者待机功耗也变得越来越重要了。
这不仅是因为各种各样的能效标准的执行，也确实很符合实际应用的需求，因为大部分的用电设备都长期工作在待机状态。
以离线式的AC/DC电源为例，不同的应用要求不一样，有500mW、300mW、再到100mW，甚至是很多充电器所追求的10mW以下。
•实际上把待机功耗做低也不是什么太高深的事儿，不需要高等数学频谱分析什么高大上的理论，基本只是需要一些经验，有时要做些妥协。
功耗先从AC输入端说起，这里最大的损耗就来自于X电容放电的电阻。
大部分的安规标准都要求1s内把X电容的电压放到安全电压以下。
这样容值越大，放电的电阻就越小，损耗也就越大。
举个例子，.33uF 的电容并个3M的电阻，230Vac条件下的空载损耗就有~18mW。
也就是说为了节约这部分功耗，X电容要尽量小，这个节约成本倒也是一致的。
但是必要的情况下，为了降低损耗也不得不多花点钱了，也就是用专门的X电容放电芯片，比如CAPZero或者HF81。
这类芯片可以自动检测AC是否掉电，所以在正常工作的时候几乎没有损耗。
这类芯片放在桥前面都需要有相应的安规认证的，也都是比较可靠的。
也有一些吧这个功能集成到主控芯片里面的，比如FAN6756。
有一个HV脚通过两个二极管直接接到AC，同时实现X电容放电和启机的功能。
有些应用需要采样AC电压或者Bus电压，比如做过零检测、继电器或电机控制之类的。
这个采样电阻又是一大块损耗。
如果有必要也有可能的话，可以用一个管子在待机状态下把采样电阻断开。
虽然没这么做过，但据说是可行的。
个人感觉这个管子要注意两点，一是要足够的耐压;二是要放在信号的上端以防后端芯片过压，(图中红色箭头位置)，为了做到这一点就要有个足够高的驱动电压。
接着说整流桥的后面。
在母线上会有很多高压器件，所以需要特别注意漏电。
300V的母线每10uA就产生3mW的损耗。
开关管和整流管功耗计算方法
计算公式：
Ploss=Pswitch+Pon-resistance
Pswitch=（1/6*Voff-max*Ioff-max*Toff-rise+1/6*Von-max*Ion-max*Ton-fall）/Tperiod
Pon-resistance=（0.5*（Ion-min+Ion-max））^2*Ton/Tperiod
开关管和整流管功耗计算方法
功率开关管功耗的计算
1） 开关管导通时的功耗测试
开通时间Ton（uS） 4.955 （时间测量以电压波形为基准）
开通时电流的最小值Ion-min（A） 0.222
开通时电流的最大值Ion-max（A） 0.644
规格书上的导通电阻Ron-resistance（homn） 3
降额（%）=（Tmax+Rjc*Ploss）/Tmax-spec*100%
由关断到导通的时间Ton-fall（nS） 47 （测量电压波形的下降时间，单位ns）
由关断到导通电压的最大值Von-max（V） 198
由关断到导通电流的最大值Ion-max（A） 0.491
4） 周期时间的测量
开关周期时间Tperiod（uS） 11.6762
开关管的开关损耗Pswitch（W） 0.327087666
2） 开关管由开通到关断的功耗测试
由开通到关断的时间Toff-rise（nS） 100 （测量电压波形的上升时间，单位ns）
由开通到关断电压的最大值Voff-max（V） 288
由开通到关断电流的最大值Ioff-max（A） 0.637
3） 开关管由关断到导通时的功耗测试
功率分析仪PA6000开关电源测试方案
1.3
开关电源的测试和指标
对于工作中的开关电源， 设备负载和需求在不同时间之间可能会大幅度变化。 即使是商 用开关电源也必须能够承受突然出现的远远超过平均工作电流的峰值电流。 设计电源的工程 师或使用电源的系统需要了解电源在各种条件下的工作状态， 并需要对开关电源进行详尽的 测试和验证，例如电源输入电能质量的测试，输入波动对输出影响的测试，负载变动对输出 影响的测试，此外整体能效的测试和评估都是非常必要的。 开关电源的测试参数主要包括输入参数、输出参数和能效参数的测试。
图 1.13 开关电源启动时间测量
对上图中的测量结果进行分析，测量开关电源从 AC220V 上电，到 DC12V 稳定输出的 过程： AC220V 上电到 DC12V 稳定输出时间为 350ms DC12V 输出稳定时间为 15ms
PA 系列功率分析仪能够直接测量出开关电源输入输出的电压、电流、功率、功率因素 和效率。通过趋势图，可以得到输入和输出电压、电流的波动情况，可以得到电网调整率、
THD
U
1
U
Uh h
2
40
2
1
THD
I
1
I
Ih h
2
40
2
1
图 1.3
开关电源输入参数的测试示例
1.3.2 输出参数 开关电源的输出参数包括了以下的主要指标： 1． 反映输入电压对输出电压影响的指标 输入电压影响输出电压的几个指标形式：
绝对稳压系数 S=△Uo/Uo / △Ui/Ui
图 1.5
输入电压的波动对输出电流的影响
3． 反映负载对输出电压影响的指标 负载对输出电压影响的几种指标形式： 负载调整率（也称电流调整率） 在额定电网电压下，负载电流从零变化到最大时，输出电压的最大相对变化量 △Uo/Uo ，常用百分数表示，有时也用绝对变化量表示。 在额定电网电压下，额定负载、空载或者最小负载时，输出电流的最大相对变 化量△ Io/Io ，常用百分数表示，有时也用绝对变化量表示。
开关电源待机功耗分析
Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ＆Ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ・ 电子技术
损 耗 器 什
启动 电 ｍ 输Ｌ ｛ Ｊ 电 阻
电子技术 ・ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
开关电源 待机功耗分析
文／ 王学军
表１ ：功率开关管损 耗 造成损耗的器件 损耗计算公式 解 决 方 法 变量说 明 功率开关管 Ｉ Ｒ Ｄ ｓ ０ Ｎ 。 Ｔ ｏ Ｎ 降低 ｅ ， 降 低 Ｒ。 ｏ Ｎ Ｉ ｐ ：变 压 器 初 级 电 流 Ｒ 。 。 ：开关管导通 电阻
Ｖ ｏ ｎ ：输Ｌ ｉ ｌ Ｉ 乜压 Ｒ ｏ ｓ ：输 … 电 ｌ ｐ ｃ ： 光耦 的 电流 Ｖｆ ｐ ｃ ：ｉ ｔ （ 电瓜 降
光 耦
Ｐ ＷＭ 其 他
Ｖ（ １ ㈣
降低 Ｖ ｃ ｃ 降低 ｌ ｏ ｐ
Ｖｃ ｃ ： 供 电 电
１ 提 高整机效 率与 降低待机 功耗理 论分
析
１ ． １ 开关电源的损耗 包含 功率管导通损耗 、开 关损耗以及外 围控制 电路损耗 ，电路 不同部分 的 损 耗 成 因各 不相 同 ， 因此 减 小损 耗 的 方法 也 有不 同
需 要 用 数 学 方 程 式 量 化 这 些 损 耗 ， 进 而 整理 出降低各部分损耗 的方法 ，才能得 出具体 有效 降低整体损耗 的方案 。 １ ． ２ 主要 导 通 损 耗 如表 ｌ 、表 ２ 、表 ３所 示 。
２ ． ２ 开 关 损 耗 ２ ． ３启 动 电阻 损耗
功率开关管功耗的计算
功率开关管功耗的计算1) 开关管导通时的功耗测试开通时间Ton(uS) 4.955 (时间测量以电压波形为基准)开通时电流的最小值Ion-min(A) 0.222开通时电流的最大值Ion-max(A) 0.644规格书上的导通电阻Ron-resistance(homn) 32) 开关管由开通到关断的功耗测试由开通到关断的时间Toff-rise(nS) 100 (测量电压波形的上升时间,单位ns)由开通到关断电压的最大值V off-max(V) 288由开通到关断电流的最大值Ioff-max(A) 0.6373) 开关管由关断到导通时的功耗测试由关断到导通的时间Ton-fall(nS) 47 (测量电压波形的下降时间,单位ns)由关断到导通电压的最大值V on-max(V) 198由关断到导通电流的最大值Ion-max(A) 0.4914) 周期时间的测量开关周期时间Tperiod(uS) 11.6762开关管的开关损耗Pswitch(W) 0.327087666开关管的导通损耗Pon-resistance(W) 0.477385448开关管的总功耗Ploss(W) 0.8044731145) 温度降额的计算结点到表面的热阻Rjc(℃/W) 10开关管的最高工作温度Tmax-spec(℃) 150高温测得的开关管表面温度Tmax(℃) 81.8 89.8开关管的实际温度降额(％) 59.9计算公式:Ploss=Pswitch+Pon-resistancePswitch=(1/6*V off-max*Ioff-max*Toff-rise+1/6*V on-max*Ion-max*Ton-fall)/TperiodPon-resistance=(0.5*(Ion-min+Ion-max))^2*Ton/Tperiod降额(％)=(Tmax+Rjc*Ploss)/Tmax-spec*100％3842电路的保护---个人经验（原创）3842电路的保护用UC3842做的开关电源的典型电路见图1。
使用DPO示波器测量开关电源中的功耗
使用DPO示波器测量开关电源中的功耗电源需求的变化推动了开关电源系统的体系结构变化，能够测量和分析下一代开关式电源 (SMPS)的功耗至关重要。
支持高得多的数据速度及千兆赫级处理器的新型电源，需要更大的电流和更低的电压，在效率、功率密度、可靠性和成本方面给电源设计人员带来了新的压力。
为满足这些需求，设计人员正在采用新的结构，其中包括同步整流器、有源功率系数校正和更高的开关频率。
这些技术也带来了新的挑战，如开关设备上的高功耗、温度上升和EMI/EMC过高等影响。
了解这些影响的一个关键参数是在开关过程中发生的功率损耗。
在从“off”状态转换到“on”状态的过程中，电源会发生更高的功率损耗。
而开关设备处于“on”或“off”状态时的功率损耗较低，因为流过设备的电流或加在设备上的电压相当小。
与开关设备有关的电感器和变压器会平滑负荷电流隔离输出电压。
这些电感器和变压器还受到开关频率的影响，会产生一定功耗，偶尔会由于饱和而发生故障。
由于开关电源中消耗的功率决定着电源的整体效率及热量效应，因此测量开关设备及电感器和变压器上的功率损耗具有非常重要的意义，特别是在指明功率效率和温度上升方面。
因此，工程师需要测量和分析设备能够在变化的负荷条件下迅速精确地测量和分析瞬时功率损耗。
需要精确测量和分析不同设备瞬时功率损耗的设计人员面临的挑战如下：● 如何组建测试设备，精确测量功率损耗● 校正电压探头和电流探头中的传输延迟引起的误差● 计算非周期性的开关周期中的功率损耗● 在负荷动态变化时分析功率损耗● 计算电感器或变压器的核心损耗幸运的是，市场上已经出现了完善的功率分析软件，这种软件在最新一代数字荧光示波器上运行，与示波器用户界面拥有共同的“感观”，提供了直观的导航能力和简便易用性。
开关电源中IGBT损耗简单测量方法
开关电源中IGBT 损耗简单测量方法
摘要: 文中介绍的损耗测量分析方法简单而有效，可以使设计者对IGBT 的选择和热设计作到心中有数，以利于得出最优的设计方案。
需要提请注意的是，测量工具及辅助电路的标准是非常必要的，否则可能导致较大的误差。
在任何装置中使用IGBT 都会遇到IGBT 的选择及热设计问题。
当电压应力和电流应力这2 个直观参数确定之后，最终需要根据IGBT 在应用条件下的损耗及热循环能力来选定IGBT。
通常由于使用条件不同，通过IGBT 数据手册给出的参数不能确切得出应用条件下IGBT 的损耗。
比较好的方法是通过测量行业确定IGBT 数据手册中参数的测量条件与实际应用环境的差别，并介绍IGBT 的损耗的简单测量方法。
IGBT 参数的定义
厂商所提供的IGBT 开关参数通常是在纯感性负载下测量的，图1 和图2 分别是IR 公司和TOSHIBA 公司测量开关时间的电路和定义开关时间的波形。
其共同特点是：开通处于续流状态的纯感性负载；关断有箝位二极管的纯感性负载。
有些数据手册还给出了开关过程的能量损失，也是在同样条件下测量的。
开关电源的测试项目以及方法
开关电源的测试项目以及方法开关电源是一种用于对电能进行转换和控制的电子设备。
它广泛应用于计算机、通信、家电等领域。
为了确保开关电源的正常工作和安全性能，需要进行一系列的测试。
下面将介绍开关电源的一些常见测试项目及测试方法。
一、静态参数测试1.输入电压范围测试：通过增加或减小输入电压，测试开关电源在各个输入电压范围内的工作状态和性能。
2.输出电压测量：使用数字电压表或示波器，测量开关电源在各个输出负载下的输出电压值，并比较与额定输出电压的误差。
3.输出电流测量：利用电流表或电流互感器，测量开关电源在各个负载下的输出电流，并比较与额定输出电流的误差。
二、工作状态测试1.转换速度测试：通过改变输入或负载条件，测试开关电源在不同工作状态下的转换速度。
2.过载保护测试：在满负载状态下，增加输出负载，观察开关电源是否能及时启动过载保护功能。
3.温度测试：在不同环境温度下，测量开关电源的温度变化，以评估其散热性能和温度稳定性。
三、效率测试1.输入功率测量：通过测量输入电压和输入电流，计算开关电源的输入功率，并比较与额定输入功率的误差。
2.输出功率测量：通过测量输出电压和输出电流，计算开关电源的输出功率，并比较与额定输出功率的误差。
3.效率计算：根据输入功率和输出功率的测量结果，计算开关电源的效率，并比较与额定效率的误差。
四、安全性能测试1.绝缘电阻测量：使用绝缘电阻测试仪，测量开关电源的输入与输出接地的绝缘电阻值，并比较与标准要求的误差。
2.泄漏电流测量：通过使用漏电流测试仪，测量开关电源在正常工作状态下的漏电流值，并比较与安全标准的限制。
3.短路保护测试：在空载状态下，将输出引线短接，观察开关电源是否能及时启动短路保护功能。
以上是开关电源常见的测试项目及测试方法，通过这些测试可以评估开关电源的性能和安全性能，并确保其正常工作和安全可靠。
在进行测试时，应根据具体的产品要求和标准，选择适当的测试设备和测试方法，以确保测试结果的准确性和可靠性。
开关电源 实验报告
开关电源实验报告开关电源实验报告引言：开关电源是一种常见的电源供应器件，其工作原理是通过开关管的开关动作，将输入电压转换为高频脉冲信号，再经过滤波和稳压电路得到稳定的输出电压。
本实验旨在通过搭建开关电源电路并进行测试，探究其工作原理和性能特点。
一、实验目的本实验旨在：1. 理解开关电源的工作原理；2. 掌握开关电源电路的搭建方法；3. 测试开关电源的输出电压、效率等性能指标。
二、实验器材与原理1. 实验器材：- 开关电源模块- 电压表- 电流表- 变压器- 电阻、电容等元件2. 实验原理：开关电源的核心是开关管，其工作原理是通过开关管的开关动作，将输入电压转换为高频脉冲信号，再经过滤波和稳压电路得到稳定的输出电压。
开关电源的主要特点是高效率、体积小、重量轻、稳定性好等。
三、实验步骤与结果1. 搭建开关电源电路：根据实验器材提供的原理图，搭建开关电源电路。
连接好输入电源和输出负载后，确保电路连接正确。
2. 测试输出电压：将电压表接在开关电源的输出端，调节输入电压，记录不同输入电压下的输出电压。
根据记录的数据，绘制输入电压与输出电压的关系曲线。
3. 测试效率：将电流表接在开关电源的输入端，记录输入电压和输入电流。
根据输入功率和输出功率的关系，计算开关电源的效率。
通过多次测试，得出不同输入电压下的效率曲线。
4. 分析实验结果：根据实验数据和曲线图，分析开关电源的输出电压与输入电压的关系，以及效率与输入电压的关系。
讨论开关电源的性能特点和应用范围。
四、实验结论通过本实验，我们得出以下结论：1. 开关电源能够将输入电压转换为稳定的输出电压，具有较高的效率和稳定性；2. 开关电源的输出电压与输入电压呈线性关系，可以通过调节输入电压来控制输出电压；3. 开关电源的效率随着输入电压的增加而增加，但过高的输入电压可能导致效率下降。
五、实验总结通过本实验，我们深入了解了开关电源的工作原理和性能特点。
开关电源作为一种常见的电源供应器件，在电子设备中得到广泛应用。
开关电源测试方案
开关电源测试方案开关电源是一种通过晶体管开关来实现能量转换的电源。
由于其高频开关和能量存储元件，使得开关电源具有高效率、小体积和轻量化的特点。
在开关电源的设计和生产过程中，需要进行各种测试以确保其性能和质量。
下面将介绍一般的开关电源测试方案。
1.输入电流和输入电压测试：-使用电源测试仪测量开关电源的输入电流和输入电压。
-测试过程需要考虑电源电压和电流的正常范围。
2.输出电压和输出电流测试：-使用负载电阻、电子负载或示波器等仪器测量开关电源的输出电压和输出电流。
-需要在不同负载条件下进行测试，以验证输出电压和输出电流的稳定性和准确性。
3.效率测试：-使用功率计测量开关电源的输入功率和输出功率，计算电源的效率。
-需要在不同输出电压和输出电流条件下进行测试，以评估电源的效率和节能性能。
4.温度测试：-使用红外热像仪或温度传感器测量开关电源的各个元件的温度。
-测试过程中需要考虑元件的工作温度范围，并且在不同负载条件下进行测试，以评估电源的散热性能和稳定性。
5.过载保护和短路保护测试：-通过加大负载或短路负载来测试开关电源的过载保护和短路保护功能。
-测试过程中需要观察开关电源的响应时间和保护方式，以确保其能够及时有效地保护负载和电源本身。
6.带载稳定性测试：-在不同负载条件下进行开关电源的输出电压和输出电流的稳定性测试。
-需要测试电源在负载变化时的响应速度和输出电压、输出电流的稳定性。
7.波形测试：-使用示波器观察开关电源的输入和输出波形，以评估电源的波形质量。
-需要测试电源的纹波和噪声等指标，并与标准进行比对。
8.绝缘电阻测试：-使用绝缘电阻测试仪测量开关电源的输入和输出端的绝缘电阻。
-需要测试电源的绝缘电阻是否满足要求，以确保电源的安全性能。
9.EMC测试：-进行电磁兼容性测试，包括辐射和传导干扰测试以及抗干扰能力测试。
-需要按照相关标准进行测试，以确保开关电源在工作时不会对其他设备产生干扰，同时具有较强的抗干扰能力。
电源与电器功率的实验测量与结果分析
电源与电器功率的实验测量与结果分析引言：电源和电器功率是电力系统中非常重要的概念。
电源是供给电器工作所需要的电能的装置，而电器功率则是电器在单位时间内消耗的电能。
在实际应用中，我们常常需要对电源和电器功率进行实验测量，并对测量结果进行分析。
本文将探讨电源和电器功率的实验测量方法以及结果分析。
一、电源的实验测量1. 电源电压的测量电源的电压是指电源正极与负极之间的电势差。
测量电源电压的方法有多种，其中最常用的是使用万用表。
将万用表的电压档位调至适当范围，将正负极分别与电源的正负极相连，即可读取电源的电压值。
2. 电源电流的测量电源的电流是指电源输出的电流强度。
为了测量电源电流，可以使用电流表。
将电流表的量程调至适当范围，将电流表与电源的输出端相连，即可读取电源的电流值。
3. 电源功率的测量电源的功率是指电源输出的功率大小。
测量电源功率的方法有多种，其中一种常用的方法是使用电功率表。
将电功率表与电源的输出端相连，即可读取电源的功率值。
二、电器功率的实验测量1. 单一电器功率的测量对于单一电器的功率测量，可以使用电功率表或电能表。
将电功率表或电能表与电器的电源相连，即可读取电器的功率值。
2. 多个电器功率的测量当需要测量多个电器的功率时，可以使用分流器或并联电路。
将分流器或并联电路与电器的电源相连，再将电功率表或电能表与分流器或并联电路相连，即可读取各个电器的功率值。
三、结果分析1. 电源与电器功率的关系电源的功率决定了它所能供给的电器功率的上限。
当电器的功率超过电源的功率时，电器将无法正常工作。
因此，在选择电源时，需要根据电器的功率需求选择功率适配的电源。
2. 电器功率的变化与电源的影响电器功率的变化可能会受到电源的影响。
例如，当电源电压波动较大时，电器的功率可能会有所变化。
因此，在实验测量中，需要注意电源的稳定性，以确保测量结果的准确性。
3. 电源和电器功率的优化为了提高电力系统的效率，可以对电源和电器功率进行优化。
开关电源的热分析与计算
方法：
a、优选控制方式：软开关技术(QR,LLC,有源钳位),移相控制技术,同步整流 b、选用低功耗的器件：CoolMOS,SiC diode,高磁导率的磁性材料等 c、根据应用的场合，做好元器件的降额设计
Ths=PD*Rθ sa+Ta
同样可以得出耗散功率的计算公式
PD=(Ths+Ta)/Rθ sa
焊盘大小对散热的影响：
如右图是PCB上铜箔厚度为2OZ(约70um 56.7g)焊盘面积与热阻的对应关系，由图可以看 出，当散热焊盘面积大于0.2in2时，热阻对应约 0.5℃/W,即使再继续加大焊盘面积，但热阻基本 不变，也就是说对散热不再有帮助，所以说散热 焊盘的面积也不越大越好。
热路与温度的计算
结温的计算：
从以上几个热电路可以看出，结温等于热路中温升之和再加上环境温度。 即 Tjmax=PD*(Rθ
jc
+Rθ cs+Rθ sa)+Ta
例：某大功率工业电源的PFC电路，经计算IGBT的损耗为15W,升压二极管损耗为17W，
两管同时装在一个散热器上；IGBT芯片到外壳的热阻为0.85℃/W，升压二极管到 外壳的热阻为1.9℃/W，绝缘矽胶片与散热膏的总热阻为0.7℃/W，散热器的热阻 为1.3℃/W；环境温度为60℃，求IGBT与二极管芯片的结温。 解：根据题意可以画出等效热电路（略） 对于IGBT,有 Tjmax1=(15+17)*1.3+(0.85+0.7)*15+60 =41.6+23.25+60 =124.85 ℃ 对于Diode,有 Tjmax2=(15+17)*1.3+(1.9+0.7)*17+60 =41.6+44.2+60 =145.8 ℃
开关电源的功耗
开关电源的功耗开关管的功耗开关管的工作过程[1]分为四个阶段，即开通阶段、关断阶段、导通阶段、截止阶段。
图2是开关管工作过程时的电压电流波形。
设各个阶段的时间依次为t r，t f，t on，t off，在图中采取了分段折线处理，实际的电压电流波形比这复杂。
计算开关管的功耗可以将这四个阶段功耗加起来即为开关管在一个周期的功耗总和。
在开关管截止期间，集电极电压u CE=U C≈U i，(U i为一次整流滤波后的直流电压)，集电极电流i C=I CO(I CO为集电极漏电流)。
开关管导通后，集电极电流从I C1增大到I C2，集电极电压u CB=U CBS（U CBS为饱和压降）。
在开关管由截止转为导通的电压上升期间，或是由导通转为截止的电压下降期间，开关管的电流并不是立即下降至I CO或上升至I C2，而是以某一斜率逐渐下降或上升，这样就会产生开关管的开通损耗与关断损耗，由图2的近似波形可知在开关管电压上升过程中电压和电流分别为：i Cr= I c0+(I C1-I C0) t / t rU CEr=U C-(U C-U CES) t / t r下降期间其电压和电流分别为：i CF=I C2-(I C2-I C0) t / t fu CEF=U CE S+(U C-U CES) t / t f开关管在开通阶段的损耗为开关管在关断阶段的损耗为实际上，目前大功率开关管生产工艺已较成熟，即使在晶体管表面温度达到100℃时[见参献文献[3]，UCES约为1～3V，I C0约0.5～1mA，而U C≈U i，一般U i为220V交流电直接整流滤波后的直流电压，其值为300V左右，而I C约为数百毫安至数安培，考虑到U C﹥﹥U CES,I C1﹥﹥I CO,I C2﹥﹥I C0从而有W r≈I C1U C t r，W f≈I C2U C t f开关管在导通阶段的损耗为开关管在截止阶段的损耗为W off=I C0U C t off一周期内开关管的平均损耗为当脉冲变压器电感量L最够大时，开关管导通期间集电极电流变化不大，IC1≈IC2=IC，可得P C=1/T [I C0U C t off+I C U CESton+I C U C(t r+t f)]整流二极管的功耗整流二极管的功率损耗主要分为正向导通功率损耗和反向截止时的功率损耗，图3为二极管工作时的电压和电流波形图。
对开关电源的待机功耗的分析
对开关电源的待机功耗的分析现在做电源，除了效率以外，空载或者待机功耗也变得越来越重要了。
这不仅是因为各种各样的能效标准的执行，也确实很符合实际应用的需求，因为大部分的用电设备都长期工作在待机状态。
以离线式的AC/DC电源为例，不同的应用要求不一样，有500mW、300mW、再到100mW，甚至是很多充电器所追求的10mW以下。
实际上把待机功耗做低也不是什么太高深的事儿，不需要高等数学频谱分析什么高大上的理论，基本只是需要一些经验，有时要做些妥协。
这里就把和大家分享一些本人的浅见。
先从AC输入端说起，这里最大的损耗就来自于X电容放电的电阻。
大部分的安规标准都要求1s内把X电容的电压放到安全电压以下。
这样容值越大，放电的电阻就越小，损耗也就越大。
举个例子，.33uF的电容并个3M的电阻，230Vac条件下的空载损耗就有~18mW。
也就是说为了节约这部分功耗，X电容要尽量小，这个节约成本倒也是一致的。
但是必要的情况下，为了降低损耗也不得不多花点钱了，也就是用专门的X电容放电芯片，比如CAPZero或者HF81。
这类芯片可以自动检测AC是否掉电，所以在正常工作的时候几乎没有损耗。
这类芯片放在桥前面都需要有相应的安规认证的，也都是比较可靠的。
也有一些吧这个功能集成到主控芯片里面的，比如FAN6756。
有一个HV脚通过两个二极管直接接到AC，同时实现X电容放电和启机的功能。
有些应用需要采样AC电压或者Bus电压，比如做过零检测、继电器或电机控制之类的。
这个采样电阻又是一大块损耗。
如果有必要也有可能的话，可以用一个管子在待机状态下把采样电阻断开。
虽然没这么做过，但据说是可行的。
个人感觉这个管子要注意两点，一是要足够的耐压;二是要放在信号的上端以防后端芯片过压，(图中红色箭头位置)，为了做到这一点就要有个足够高的驱动电压。
接着说整流桥的后面。
在母线上会有很多高压器件，所以需要特别注意漏电。
300V的母。
开关电源功耗分析
开关电源功耗分析一、引言随着能源效率和环保的日益重要，人们对开关电源待机效率期望越来越高，客户要求电源制造商提供的电源产品能满足BLUEANGEL，ENERGYSTAR，ENERGY2000等绿色能源标准，而欧盟对开关电源的要求是：到20**年，额定功率为0.3W～15W，15W～50W和50W～75W的开关电源，待机功耗需分别小于0.3W，0.5W和0.75W.而目前大多数开关电源由额定负载转入轻载和待机状态时，电源效率急剧下降，待机效率不能满足要求。
这就给电源设计工程师们提出了新的挑战。
二、开关电源功耗分析要减小开关电源待机损耗，提高待机效率，首先要分析开关电源损耗的构成。
以反激式电源为例，其工作损耗主要表现为：MOSFET导通损耗，MOSFET寄生电容损耗，开关交叠损耗，PWM控制器及其启动电阻损耗，输出整流管损耗，箝位保护电路损耗，反应电路损耗等。
其中前三个损耗与频率成正比关系，即与单位时间内器件开关次数成正比。
在待机状态，主电路电流较小，MOSFET导通时间ton很小，电路工作在DCM模式，故相关的导通损耗，次级整流管损耗等较小，此时损耗主要由寄生电容损耗和开关交叠损耗和启动电阻损耗构成。
三、提高待机效率的方法根据损耗分析可知，切断启动电阻，降低开关频率，减小开关次数可减小待机损耗，提高待机效率。
具体的方法有：降低时钟频率；由高频工作模式切换至低频工作模式，如准谐振模式（QuasiResonant，QR）切换至脉宽调制（PulseWidthModulation，PWM），脉宽调制切换至脉冲频率调制（PulseFrequencyModulation，PFM）；可控脉冲模式（BurstMode）。
（一）切断启动电阻对于反激式电源，启动后控制芯片由辅助绕组供电，启动电阻上压降为300V左右。
设启动电阻取值为47kΩ，消耗功率将近2W.要改善待机效率，必须在启动后将该电阻通道切断。
TOPSWITCH，ICE2DS02G内部设有专门的启动电路，可在启动后关闭该电阻。
开关电源测试方法
开关电源测试方法开关电源是一种将电能转换为其他形式能量供电的电源设备。
它广泛应用于各个领域，如电子设备、通信设备、计算机、家用电器等。
在生产过程中，需要对开关电源进行测试，以确保其性能和质量符合要求。
本文将介绍开关电源的测试方法。
1.输出电压测试：开关电源的主要功能是输出一个稳定的直流电压。
在进行输出电压测试前，需要先调节开关电源的输出电压到预设值。
然后使用数字万用表或专用电压表测量输出电压，并与预设值进行比较。
如果测量值与预设值相差较大，则可能存在输出电压不稳定或失调的问题。
2.输出电流测试：类似于输出电压测试，输出电流测试也需要先将开关电源的输出电流调节到预设值。
然后使用电流表测量输出电流，并与预设值进行比较。
如果测量值与预设值相差较大，则可能存在输出电流不稳定或失调的问题。
3.效率测试：效率是评价开关电源性能的重要指标之一、效率测试一般需要使用电源负载和功率计。
首先将开关电源连接到负载上，然后使用功率计测量输入功率和输出功率。
通过计算电源的输出功率与输入功率的比值，即可得到开关电源的效率。
4.转换时间测试：开关电源的转换时间是指从输入电源发生变化到输出电压或电流稳定的时间。
转换时间测试一般需要使用示波器和信号发生器。
首先将信号发生器输出一个方波信号作为输入信号，然后使用示波器测量输出电压或电流的变化，并记录其稳定的时间。
根据记录的数据计算转换时间。
5.过载保护测试：开关电源通常具有过载保护功能，当负载超过设定值时，会自动切断输出电源以避免损坏。
过载保护测试可以使用电源负载进行模拟。
通过逐步增加负载，观察开关电源是否能够在负载超过设定值时切断输出电源。
6.过压保护和欠压保护测试：过压保护和欠压保护是开关电源的重要保护功能之一、过压保护测试可以使用恒压电源模拟，逐步增加输入电压，观察开关电源是否能够在输入电压超过设定值时切断输出电源。
欠压保护测试可以通过降低输入电压来进行模拟，观察开关电源是否能够在输入电压低于设定值时切断输出电源。
用示波器进行开关电源测量和分析
用示波器进行开关电源测量和分析 1 开关电源原理简介 1）、开关电源是一种高频开关式的能量变换电子电路，常作为设备的电源供应器，常见变换分类有：AC-DC、DC-DC、DC-AC 等。
2）、开关电源原理框（1）市电进入电源后，首先经过是最前级的EMI滤波电路部份，EMI 滤波的主要作用是滤除外界电网的高频脉冲对电源的干扰，同时还有减少开关电源本身对外界的电磁干扰。
实际上它是利电感和电容的特性，使频率为50Hz 左右的交流电可以顺利通过滤波器，而高于50Hz 以上的高频干扰杂波将被滤波器滤除。
（2）经过EMI 滤波，所得到较为平整的正弦波交流电被送入前级整流电路进行整流，整流工作都由全桥式整流二极管来担任。
经过全桥式整流二级管整流后，电压全部变成正相电压。
不过此时得到的电压仍然存在较大的起伏，这就必须使用高压滤波电容进行初步稳压，将波形修正为起伏较小的波形。
（3）把直流电转化为高频率的脉动直流电，这一步由控制电路来完成。
输出部分通过一定的电路反馈给控制电路，控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。
控制电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。
（4）把得到的脉动直流电，送到高频开关变压器进行降压。
再由二极管和滤波电容组成的低压滤波电路进行整流和滤波就得到了设备上使用的纯静的低压直流电。
3）、开关电源特点： （1）开关电源是一种非线性电源，体积和重量轻。
（2）功率晶体管工作在开关状态，晶体管上的功耗小，转化效率高。
2 开关电源测量考虑 目前的电源设计人员在开发高效率、低成本电源的过程中正面临着越来越多的限制。
过去，设计人员的主要目标是经济高效的解决方案。
而现在，不断上涨的能源成本使电源效率倍受关注。
另外，例如设计紧凑性、向数字控制技术的过渡、更严格的电压容限和电力质量管理规定以及EMI规定等方面的限制都迫切要求进行快速、可靠的电源测试。
日益增加的设计限制使目前的电源设计人员必须花费更多的时间进行功率设备的测量和分析。
开关电源的热分析与计算
对开关电源的热分析与计算的积极意义：
能精确计算元器件的温升，为电源寿命计算提供依据 通过对系统的整体温升分析与计算，为器件的选型与降额设计提供依据 通过对元器件热分析与计算，为散热方式与散热器件的选择提供依据 能有效控制整体温升，降低元器件的早期失效率，大大提升可靠性
热设计的目标
确保任何的元器件不超过它的最大工作节温
散热方式分析与选择
强迫对流：
热源将热量以热传导方式传至导热介质，再由介质传至散热片基部，由基部将热 量传至散热片肋片并通过风扇与空气分子进行受迫对流，将热量散发到空气中。
风道的设计原则：
风道尽可能短，缩短风道长度可以降低风道的阻力； 尽可能采用直线形风道设计，局部阻力小； 风道的截面尺寸最好和风扇的出口一致，以避免因变换截面而增加阻力损失，截 面形状可为园形，也可以是正方形或长方形； 进风口的结构设计尽量使其对气流的阻力最小，还要考虑防尘，需综合考虑二者 的影响。 如果发热分布均匀， 元器件的间距应均匀，以使风均匀流过每一个发热源. 如果发热分布不均匀，在发热量大的区域元器件应稀疏排列，而发热量小的区域 元器件布局应稍密些，或加导流条，以使风能有效的流到关键发热器件。
散热方式分析与选择
传导散热：
具有温度差异的两个直接接触的物体或物体内部个部分之间发生的热传递。 本质是分子动能的相互传递。
其中： P：传递的热流（功率）(W) A：与热传输方向垂直的单元端面积(cm2) L：热传输单元的长度(cm) (T1-T2)：热传输单元两边的温度差(℃) K：材料的导热率，量纲为W/(cm2•℃)
温升的推荐值：
任何情况下，器件与整个电源内部环境以及外壳的温升不要超出60℃ 即 Δ T ≤ 60℃
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开关电源中开关管的功耗测量分析
摘要：广州致远电子为ZDS2000系列4通道示波器，最新标配了强大的电源测量分析软件！开关电源分析测量中，开关管部分是关键！如何使用示波器来配合软件使用，进行开关电源的开关管损耗分析测量呢？
从传统的模拟型电源到高效的开关电源，电源的种类和大小千差万别。
它们都要面对复杂、动态的工作环境。
设备负载和需求可能在瞬间发生很大变化。
即使是日常使用的开关电源，也要能够承受远远超过其平均工作电平的瞬间峰值。
设计电源或系统中要使用电源的工程师需要了解在静态条件以及最差条件下电源的工作情况。
了解这些影响的一个关键参数是在开关过程中发生的功率损耗。
理想情况下，开关器件打开(on)和关闭(off)是没有损耗的。
实际情况是：在从“off”状态转换到“on”状态的过程中，电源会发生较高的功率损耗；而开关设备处于“on”或“off”状态时的功率损耗较低，因为流过设备的电流或加在设备上的电压相当小。
过去，要描述电源的行为特征，就意味着要使用数字万用表测量静态电流和电压，并用计算器或PC 进行艰苦的计算。
今天，大多数工程师转而将示波器作为他们的首选电源测量平台。
现代示波器可以配备集成电源测量和分析软件，简化了设置，并使得动态测量更为容易。
用户可以定制关键参数、自动计算，并能在数秒钟内看到结果，而不只是原始数据。
精确测量功率损耗的测试设置
图1是开关电源简化的电路图。
由40 kHz 时钟驱动的MOSFET控制着电流。
图1中的MOSFET没有连接到AC市电接地或电路输出接地上，因此使用示波器进行简单的参考接地电压测量有可能是行不通的，因为把探头的地线连接到任何MOSFET端子上有可能会使通过示波器接地的该点短路。
这时借助差分电压探头是个比较好的方案。
图1 开关电源简化的电路图
进行差分测量是测量MOSFET电压波形的最佳途径。
通过差分测量，可以测量漏极到源极电压(V DS)，其可能会位于几十伏到几百伏的电压顶部，具体取决于电源范围。
在开关电源中进行任何功率损耗测量前，非常重要的一点是同步电压信号和电流信号，消除传输延迟，这一过程称为“偏移校正”。
传统方法要求计算电压信号和电流信号之间的偏移，然后使用示波器的偏移校正范围手动调节偏移。
但是，这种方法耗时非常长。
通过使用配备偏移校正夹具和相关软件可以非常简便的进行校正操作。
计算开关管上的开关功率损耗
要计算开关管上的开关功率损耗，就必须要辨别开关管上的开关过程和导通过程。
只有识别出具体的开关过程，才能准确的计算。
一个典型的开关管开关波形如下图2所示。
图2 开关管开关时波形
大部分功率和能量损耗出现在开关管开关过程，即开关管打开和关闭期间。
切换过程中，开关管达到和退出饱和，并短暂地表现出线性特性。
开关管导通时也会产生功率和能量损耗。
此时，电压为开关管最小饱和电压，并产生电流。
非导通状态时的损耗通常微不足道，理论上可视为零。
通过使用相关的软件，配合示波器可以自动测量一个开关周期的损耗。
如图3所示。
图3 软件计算开关功耗
在非导通状态，电流非常的小，几乎接近于0。
在导通状态，电压非常小，由于示波器的垂直分辨率的原因，导致可能捕获的到的信号不准确，因为非导通状态下，电压值可以为几百伏，为了采集到这么高的电压，垂直每格分辨率可能到几十到几百V/div，而此时导通状态下，电压可能就几十毫伏。
ZDS2000系列标配的电源分析软件为您提供了一个有效的解决办法，您可以把设备技术数据中的RDSON或VCEsat值输入，如果被测电压位于示波器的灵敏度范围内，使用采集的数据进行计算，否则使用用户输入的数据来计算。
广州致远电子充分站在您的角度，为了满足您的需求，在ZDS2000系列所有的4通道示波器中都将标配开关电源有关分析测量的软件！。