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效率是電源測試中十分常見的測試項，高效的電源表現(xiàn)是眾多廠家一直追求的目標(biāo)。在芯片的規(guī)格書中，一般會提供幾種常見輸入輸出應(yīng)用下的效率曲線。當(dāng)我們實際的應(yīng)用范圍與規(guī)格書上不同，或者在demo板的基礎(chǔ)上我們進(jìn)行了其他改動時，就需要重新進(jìn)行效率測試。本文就來講一講如何進(jìn)行效率測試以及一些注意事項。
1. 電源效率的定義：
Pout為輸出功率：
Pout = Vo * Io
Pin為輸入功率：
Pin = Vin * 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(yuǎn)。
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(jī)時間：手機(jī)、對講機(jī)、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(yùn)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(zhǔn)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。
2. 四表法
最常見的效率測量方式是四表法，即用四個萬用表來測得以上四個參數(shù)。常見的萬用表都是同時具有電流檔和電壓檔的。
連接示意圖如下：
tips：
使用電流檔時，需將萬用表串聯(lián)在電路中，注意電流流向；使用電壓檔時，則是并聯(lián)，注意正負(fù)極。
使用電流檔時，一開始要用安培檔，若是顯示位數(shù)不夠精確時，再更換至毫安檔進(jìn)行測試。用毫安檔進(jìn)行測試的情況下，調(diào)高負(fù)載電流時，要注意是否超過毫安檔量程（一般在400mA）。若是不小心超過量程，會導(dǎo)致萬用表內(nèi)保險絲燒毀，更換保險絲后，才能繼續(xù)使用毫安檔進(jìn)行測試。
兩個電壓表都接在板端，且連接線盡量短。不要接在電源端和負(fù)載端去讀取數(shù)據(jù)，這樣會較多地計入連接線上的產(chǎn)生的損耗，影響測試結(jié)果。
若想用電子負(fù)載直接讀取輸出部分的數(shù)據(jù)，可以用圓環(huán)連接線，圓環(huán)端直接焊在demo板上，另一端連接至電子負(fù)載。這樣測試產(chǎn)生的損耗比直接用夾子連接產(chǎn)生的少。但一般還是會比用萬用表測得的效率低些。
若是遇到超過萬用表量程的情況，可以用電子負(fù)載讀數(shù)，也可以用量程范圍較大的功率計直接測量輸出功率。
3. 測試步驟
以簡單的BUCK電路為例，效率測試的步驟大致如下：
（1 確定需要測試的條件：輸入輸出電壓以及輸出電流。在輕載電流部分，需要多取幾個點(diǎn)；重載部分，取點(diǎn)間隔可以稍大。例如，Iout=0-6A，測試點(diǎn)可?。?A, 0.1A, 0.3A, 0.5A, 0.8A, 1A, 1.5A, 2A, 2.5A, 3A, 3.5A, 4A, 4.5A, 5A, 5.5A, 6A。
（2 確認(rèn)測試板在測試條件下工作正常，輸入輸出電壓正確，觀察SW波形，在輕載和重載時SW波形都正常，無嘯叫和異常發(fā)熱。
（3 斷電，按照上述示意圖，將四個萬用表接入電路，電流表置于安培檔位。連接完成后，重新上電。
（4 上電后，即可按照測試條件，慢慢調(diào)整負(fù)載電流，需要等萬用表上數(shù)值穩(wěn)定后，再記錄測試數(shù)據(jù)。輸入電壓可能會隨著負(fù)載電流的上升有所下降，低于測試條件。此時，需要適當(dāng)抬高輸入電壓，盡量保持測試輸入電壓的萬用表上的數(shù)據(jù)與測試條件一致。
4. 報告形式
除了將測試到的Vin Vout Iin Iout 填入表格，得到相應(yīng)的計算結(jié)果。為了更直觀地表現(xiàn)結(jié)果并與其他芯片做對比，一般會畫出效率曲線。
如下圖，是MP4581在Vin=24V/36V/48V, Vout=12V, Iout=1mA-800mA情況下測得的效率結(jié)果：
一般DCDC電源的效率在輕載時較低，最高效率點(diǎn)出現(xiàn)在較重載的時候。效率曲線較為平滑，如果畫出的效率曲線出現(xiàn)突然上沖或者下落的點(diǎn)，可以重新測試那一點(diǎn)的效率，確認(rèn)數(shù)據(jù)的正確性。
審核編輯：湯梓紅
工商網(wǎng)監(jiān)
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