如何确定功率


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作者:Digi-Key工程师 Kaleb Kohlhase

如果某个零件未在产品属性或数据表中列出功率参数,也可以通过一些方法快速确定其功率。许多零件(例如电源、电阻、大多数交流或直流风扇、大多数交流或直流电机,以及任何与电力直接相关的部件)都有其额定功率,因为这是零件说明书中必不可少的要素,对于零件的设计也至关重要。然而,有许多电子y元器件并没有标明额定功率,这可能会引起问题。不过这还要取决于零件的类型。在计算功率时,应使用两个基本公式。

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其中,“I”表示测量/计算的电流,“V”表示测量/计算的电压,而“R”则表示电流通路中的电阻。

三类额定功率

需考虑三种类型的额定功率:发电(电源侧)、耗电(负载侧)和最大额定功率。其中最大额定功率是指零件在烧毁之前可承载的最大绝对功率,可以在负载侧,也可以在电源侧,具体取决于零件类型。例如,电源转换器会有最大安培数输入要求和最大安培数输出规格。如果超过了输入安培数,电源就会过载并烧毁。如果负载超过了所需的输出安培数,则负载将无法正常运行,电源可能也无法长时间工作。

无源元件

实际上,电容和电感都不是完美的元件。之所以存在等效串联电阻(ESR)和等效直流电阻,是因为存在漏电因素,而漏电是由于元件中的所有材料都会有一定程度的电阻损耗,具体损耗程度取决于如何测定电阻。数据表中通常会列明元件的等效电阻。

电容

我们的电容系列产品都有额定电压,但无额定电流和额定功率。电容的额定电压在很大程度上取决于电路设计中采用的最大电压。电流数据缺失情况基于电容的基本操作。如果电容是在无振荡的情况下使用,由于漏电很少,元件几乎不会产生任何功率损耗。可以通过下列公式确定寄生功率损耗:

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其中,“I”表示测量/计算的流经电线的电流,RESR表示等效串联电阻。请记住根据欧姆定律V = I x R计算,也可以通过代数运算(同样适用于功率方程)。在交流应用或振荡直流应用中,比较简单的做法是根据电阻值来确定这三个零件组合使用的功率损耗。准确地说,基于电容各层之间的电场隔离,电流并没有流过电容,但是由于电压的快速变化足以导致两侧存在电位差,因此电流可以同时在两侧传导。

电感

我们的电感列明了额定电流,但未列明额定电压和额定功率。电感的额定电流取决于电路设计中采用的最大电流。要确定电感在烧毁前可以承载的最大功率,可用额定电流乘以电路中使用的电压。要确定电感中因电阻导致的功率损耗,可将直流电阻(DCR)代入公式P=I^2*R中计算,以确定是否存在明显损耗。

电缆和电线

于电线需要特别说明,最大电流是通过线规来确定的。下表列出了在30℃下4/0至24 AWG单芯UL-CSA测试电缆的相应安培数。数据将随电线测试方法而变化。

线规安培容量表
AWG 线号 安培容量(安)
4/0 325
3/0 275
2/0 225
1/0 200
1 180
2 170
3 154
4 120
6 95
8 75
10 52
12 34
14 24
16 20
18 9.5
20 6.0
22 5.0
24 3.5

在测量、计算电流或与图表比较之后,只需将额定电压乘以电缆所能承载的额定功率下的电流即可。

有源元件

有源元件可以使用同样的公式来计算功率。唯一需要注意的是,大多数零件都有额定电流和额定电压。因此,如果按此方式计算功率,将得出最大消耗或发电功率(具体取决于该元件是负载还是电源)。另外,像电机或风扇这样的元件会因为运行条件不同,而具有可变的驱动电流和电压。制造商通常会提供标称值,由此可计算出标称功率。该功率是风扇/电机在最优条件下消耗的功率,如果达不到该条件,则可能发生变化。需要散热器的零件也可能具有可变电压或电流,建议使用合适的散热器,否则可能存在偏差。

我们将在另一帖中举例说明如何确定板上芯片(COB)LED的功率,其中会涉及到更多细节。帖文如下:

RMS 额定值

对于功率,我们最后要讨论的是具有均方根(RMS)额定电压和电流的零件。RMS额定值适用于交流应用和一些振荡直流电路。功率仍可以通过这些数值计算得出,但计算结果也是RMS值。大多数制造商只关心RMS值,因为在精密的交流电网中,确定绝对功率会很复杂。

英文原文链接:How to Determine Wattage