日圖課堂|怎樣測量待機功率

 測量要求

待機功率使用適當的功率表或功率分析儀測量。遺憾的是，通常并不能簡單地用瓦特衡量功率，在測量時應注意下述事項。待機功率測量挑戰功率低，電流低。波失高度失真，因為在低負載工作的電源通常會吸收非常高的波峰因數電流。低功率因數，因為電流主要是電容電流，經過電源EMC 濾波器。電源處于突發模式時，會不規則地吸收功率，而不是連續吸收功率。

測量低功率和低電流

功率分析儀必須擁有測量電流使用的適當量程。一般來說，低于電流量程5% 的測量將不可靠。例：測量100mW，230V，功率因數為1。

Watts = Volts x Amps x PF

因此

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

功率分析儀應在2mA 或更低的量程上運行。

高波峰因數波形在低負載時，電流通常失真zui多。只有在電壓峰值時才會吸收電流，以便為電源的存儲電容器充電，表現為短脈沖。在波峰因數大于3，可能zui高為10 時，功率分析儀測量不能出現削幅或精度下降。

波峰因數 = 峰值/RMS 值

低功率因數

在待機狀態下，輸入電流可能主要是EMC 濾波使用的電容器中的電流，特別是位于工頻和零線之間的X2 級電容器。在這種情況下，電流被相移zui多90 度。在這個領域，并不是所有功率分析儀都能準確地執行測量。

突發模式操作

在沒有負載或低負載下運行時，電源自己的控制電路和電源電路仍將運行，以保持穩定的輸出電壓。這種控制能力可能會超過所需的待機功率，因此許多電源會切換到突發模式。在這種模式下，電源內部的電源開關裝置會停止運行，*由輸出平滑電容器來保持輸出電壓。在輸出電壓下降到預定水平時，電源開關再次啟動，以充滿輸出電容器。在這種模式下，以突發方式從AC 線路中吸收電流。電流突發是不規則的，時間長度和大小會變化。此外，被測產品吸收的功率可能會由于溫度或進一步節能功能而變化。為在這種情況下測量功率，功率分析儀必須：連續對功率采樣，以便不會漏掉任何功率。在足夠長的時間周期內平均功率，以提供穩定的結果。

進行連接

功率分析儀將同時采樣電壓波形和電流波形，以計算功率。連接應安全穩固。通過并連電壓端子，來測量電壓。通過串聯電流端子，來測量電流。一般來說，要求一個直接連接的電阻電流分流器( 而不是電流變壓器)，以實現合理的測量。對待機功率測量，應在電路的源側或供電側進行電壓連接。在正常功率測量過程，功率分析儀的電壓表電路中的電流和功率遠遠低于電流分流器。對待機功率測量，電壓表電路中的電流和功率可能會很大，電流分流器的電流和功率可能會很小。因此，為測量待機功率，電壓要連接到電流分流器的供電一側。

進行基本測量

設置功率分析儀測量功率，應滿足下述條件：

連續采樣

以快于每秒一次的速度記錄功率在可以選擇的時間內進行平均使用泰克PA1000 或PA3000 的實例

1. 連接分析儀，如上圖所示

( 使用1A 分流器輸入，以實現良好精度)。

2. 復位默認值。

( Menu>User Configuration>LoadDefault Configuration)

3. 選擇1A 分流器。

(Menu > Inputs > Shunt > 1A)

4. 選擇待機模式。

(Menu > Modes > Select Mode > Standby)

圖4. 正常模式下功率測量連接。

圖5. 測量待機功率的連接。

根據IEC62301 Ed.2:2011 和EN50564:2011進行測量

泰克PA1000 和PA4000 功率分析儀可以*根據上述標準執行測量。這意味著分析儀也滿足嚴格的測量方法及精度要求。IEC62301 Ed2 非常重要，因為這是能源之星以及歐洲第1275/2008 號電氣和電子家電與辦公設備待機和關閉模式下耗電量法規參考的zui終測量方法。

IEC62301 Ed.2 的要求

在進行合規測量前，請參閱版標準，確認細節。供電電壓 (IEC62310 Ed.2 Section 4.3) 可以使用本地區的標稱電壓和頻率，但必須穩定+/- 1% 總諧波成分 (THC ) 不得超過 2%。(THC 是修改后的THD 或總諧波失真，只包括前13 個諧波)。電壓的波峰因數 ( 峰值與有效值之比 ) 必須在 1.34 和1.49 之間。由于這些參數中的任何變化都會影響待機功率測量，在測試期間的每次功率測量中，必須同時測量和確認這些參數。要求同時測量有效值和諧波。正常 AC 線路供電可能會超過這些標準，特別是在輸入供電或配電變壓器附近進行測試連接時。如果供電不滿足要求，那么必須使用合成交流電源或線路調節裝置。

測量不確定度 (IEC62310 Ed.2 Section 4.4)

IEC 標準考慮了上述困難，規定了測量不確定度，其基于要測量的功率電平及波形的失真和相移。為了同時考慮失真和相移，我們規定了zui大電流比(MCR)。MCR = 波峰因數/ 功率因數

功率測量程序

(IEC62301 Ed.2 Section 5.3)可以通過三種方法確定功率( 單位：瓦)。

1. 直接方法

“這種方法不應用于驗證用途”。這是前面介紹的基本功率分析儀前面板方法，針對的目標是只在吸收非常穩定的功率的產品上快速進行原型測量。

2. 平均讀取方法

這種方法是以前標準版(Ed.1) 中使用的方法的改進版。由于測量需要至少20 分鐘，并不適用于所有產品模式，因此使用下面介紹的采樣方法。

1. 對兩個測量周期、每個測量周期不低于10 分鐘，應確定平均功率。

2. 計算兩個測量之間的功率變化速率(mW /h)，檢查功率測量的穩定性。只有在滿足穩定性標準時，測量方才有效。如果不能實現穩定性，那么必須使用抽樣方法。

3. 抽樣方法

這是IEC 推薦的方法，也是zui快速的方法，適用于所有可能的產品模式。

1. 以快于每秒一次的速度記錄功率和其它測量。

2. 被測產品通電zui短15 分鐘。

3. 丟掉三分之一的數據(5 分鐘)。

4. 通過所有功率測量的zui小二乘線性回歸法，確定測量的穩定性。在直線回歸的斜率小于10mW/h ( 輸入功率<= 1W) 或在功率大于1W、斜率小于功率的1% 時，穩定性確立。

測試報告

(IEC62301 Ed.2 Section 6)測試報告必須包含產品細節、測量環境和測試實驗室以及實測數據和測量方法。

功率分析儀整體要求

(IEC62301 Ed.2 Section B.2)

1. 確定所有測量( 功率、電流、波峰因數、THC 及功率)，

以低于1 秒的間隔同時記錄這些項目。

2. 連續無隙采樣。

3. 擁有1mW 或更好的功率分辨率。

4. 波峰因數為3 的額定測量，是10。

5. 低于10mA 的zui小電流范圍。

6. 信號超出量程。

7. 能夠關閉自動量程。

8. zui低2kHz 的頻響。

進行標準待機功率測量

要求的設備

1. AC 電源

滿足“供電電壓”一節(IEC62310 Ed.2 Section4.3) 中討論的要求。對測試實驗室，這通常是一個可編程的AC 電源，允許認證各種電壓和頻率組合。

2. 功率分析儀，不確定度、測量規程和整體特點滿足上述IEC62310 Ed.2 要求。泰克 PA3000 或 PA1000

3. 安全地、根據IEC62301 Ed.2 Section B.4 連接測試電路(AC 電源、功率分析儀和被測產品) 的方法泰克接續盒滿足了這一要求，適合4mm 安全插座，可以簡單地1:1 連接泰克功率分析儀。

4. IEC62301 Ed.2 Section 6 要求的測量記錄和報告方法裝有泰克PWRVIEW、并帶有USB 連接的筆記本電腦。

具體的電源效率及電源標準的測試實例：

一、能效等級level IV 測試：

VI 級能效相比較V 級面臨兩個主要挑戰：

1. 對電源的效率要求提高2.3%，要求到88%- 要求高精度

2. 待機功耗測試要求由300mW 降低到100mW- 要求測試設備uA 級的測試能力。

可以直接將電源的效率進行準確的評價

圖上所示，是使用泰克功率分析儀PA1000 進行測試的手機充電器待機功耗情況，大家清晰看到此時的待機功耗57.91mW，電流為2.313mA。