如何快速確定電子元器件的功率

2020-12-05 電子發燒友

如何快速確定電子元器件的功率

Kaleb Kohlhase 發表於 2020-12-03 11:23:04

作者：Digi-Key工程師 Kaleb Kohlhase

如果某個零件未在產品屬性或數據表中列出功率參數，也可以通過一些方法快速確定其功率。許多零件（例如電源、電阻、大多數交流或直流風扇、大多數交流或直流電機，以及任何與電力直接相關的部件）都有其額定功率，因為這是零件說明書中必不可少的要素，對於零件的設計也至關重要。然而，有許多電子y元器件並沒有標明額定功率，這可能會引起問題。不過這還要取決於零件的類型。在計算功率時，應使用兩個基本公式。

其中，「I」表示測量/計算的電流，「V」表示測量/計算的電壓，而「R」則表示電流通路中的電阻。

三類額定功率

需考慮三種類型的額定功率：發電（電源側）、耗電（負載側）和最大額定功率。其中最大額定功率是指零件在燒毀之前可承載的最大絕對功率，可以在負載側，也可以在電源側，具體取決於零件類型。例如，電源轉換器會有最大安培數輸入要求和最大安培數輸出規格。如果超過了輸入安培數，電源就會過載並燒毀。如果負載超過了所需的輸出安培數，則負載將無法正常運行，電源可能也無法長時間工作。

無源元件

實際上，電容和電感都不是完美的元件。之所以存在等效串聯電阻（ESR）和等效直流電阻，是因為存在漏電因素，而漏電是由於元件中的所有材料都會有一定程度的電阻損耗，具體損耗程度取決於如何測定電阻。數據表中通常會列明元件的等效電阻。

電容

我們的電容系列產品都有額定電壓，但無額定電流和額定功率。電容的額定電壓在很大程度上取決於電路設計中採用的最大電壓。電流數據缺失情況基於電容的基本操作。如果電容是在無振蕩的情況下使用，由於漏電很少，元件幾乎不會產生任何功率損耗。可以通過下列公式確定寄生功率損耗：

其中，「I」表示測量/計算的流經電線的電流，RESR表示等效串聯電阻。請記住根據歐姆定律V = I x R計算，也可以通過代數運算（同樣適用於功率方程）。在交流應用或振蕩直流應用中，比較簡單的做法是根據電阻值來確定這三個零件組合使用的功率損耗。準確地說，基於電容各層之間的電場隔離，電流並沒有流過電容，但是由於電壓的快速變化足以導致兩側存在電位差，因此電流可以同時在兩側傳導。

電感

我們的電感列明了額定電流，但未列明額定電壓和額定功率。電感的額定電流取決於電路設計中採用的最大電流。要確定電感在燒毀前可以承載的最大功率，可用額定電流乘以電路中使用的電壓。要確定電感中因電阻導致的功率損耗，可將直流電阻（DCR）代入公式P=I^2*R中計算，以確定是否存在明顯損耗。

電纜和電線

於電線需要特別說明，最大電流是通過線規來確定的。下表列出了在30℃下4/0至24 AWG單芯UL-CSA測試電纜的相應安培數。數據將隨電線測試方法而變化。

線規安培容量表

在測量、計算電流或與圖表比較之後，只需將額定電壓乘以電纜所能承載的額定功率下的電流即可。

有源元件

有源元件可以使用同樣的公式來計算功率。唯一需要注意的是，大多數零件都有額定電流和額定電壓。因此，如果按此方式計算功率，將得出最大消耗或發電功率（具體取決於該元件是負載還是電源）。另外，像電機或風扇這樣的元件會因為運行條件不同，而具有可變的驅動電流和電壓。製造商通常會提供標稱值，由此可計算出標稱功率。該功率是風扇/電機在最優條件下消耗的功率，如果達不到該條件，則可能發生變化。需要散熱器的零件也可能具有可變電壓或電流，建議使用合適的散熱器，否則可能存在偏差。

RMS 額定值

對於功率，我們最後要討論的是具有均方根（RMS）額定電壓和電流的零件。RMS額定值適用於交流應用和一些振蕩直流電路。功率仍可以通過這些數值計算得出，但計算結果也是RMS值。大多數製造商只關心RMS值，因為在精密的交流電網中，確定絕對功率會很複雜。
編輯：hfy

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