如何快速確定電子元器件的功率

作者：Digi-Key工程師 Kaleb Kohlhase

如果某個(gè)零件未在產(chǎn)品屬性或數(shù)據(jù)表中列出功率參數(shù)，也可以通過(guò)一些方法快速確定其功率。許多零件（例如電源、電阻、大多數(shù)交流或直流風(fēng)扇、大多數(shù)交流或直流電機(jī)，以及任何與電力直接相關(guān)的部件）都有其額定功率，因?yàn)檫@是零件說(shuō)明書(shū)中必不可少的要素，對(duì)于零件的設(shè)計(jì)也至關(guān)重要。然而，有許多電子y元器件并沒(méi)有標(biāo)明額定功率，這可能會(huì)引起問(wèn)題。不過(guò)這還要取決于零件的類(lèi)型。在計(jì)算功率時(shí)，應(yīng)使用兩個(gè)基本公式。

其中，“I”表示測(cè)量/計(jì)算的電流，“V”表示測(cè)量/計(jì)算的電壓，而“R”則表示電流通路中的電阻。

三類(lèi)額定功率

需考慮三種類(lèi)型的額定功率：發(fā)電（電源側(cè)）、耗電（負(fù)載側(cè)）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(duì)功率，可以在負(fù)載側(cè)，也可以在電源側(cè)，具體取決于零件類(lèi)型。例如，電源轉(zhuǎn)換器會(huì)有最大安培數(shù)輸入要求和最大安培數(shù)輸出規(guī)格。如果超過(guò)了輸入安培數(shù)，電源就會(huì)過(guò)載并燒毀。如果負(fù)載超過(guò)了所需的輸出安培數(shù)，則負(fù)載將無(wú)法正常運(yùn)行，電源可能也無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間工作。

無(wú)源元件

實(shí)際上，電容和電感都不是完美的元件。之所以存在等效串聯(lián)電阻（ESR）和等效直流電阻，是因?yàn)榇嬖诼╇娨蛩?，而漏電是由于元件中的所有材料都?huì)有一定程度的電阻損耗，具體損耗程度取決于如何測(cè)定電阻。數(shù)據(jù)表中通常會(huì)列明元件的等效電阻。

電容

我們的電容系列產(chǎn)品都有額定電壓，但無(wú)額定電流和額定功率。電容的額定電壓在很大程度上取決于電路設(shè)計(jì)中采用的最大電壓。電流數(shù)據(jù)缺失情況基于電容的基本操作。如果電容是在無(wú)振蕩的情況下使用，由于漏電很少，元件幾乎不會(huì)產(chǎn)生任何功率損耗。可以通過(guò)下列公式確定寄生功率損耗：

其中，“I”表示測(cè)量/計(jì)算的流經(jīng)電線(xiàn)的電流，RESR表示等效串聯(lián)電阻。請(qǐng)記住根據(jù)歐姆定律V = I x R計(jì)算，也可以通過(guò)代數(shù)運(yùn)算（同樣適用于功率方程）。在交流應(yīng)用或振蕩直流應(yīng)用中，比較簡(jiǎn)單的做法是根據(jù)電阻值來(lái)確定這三個(gè)零件組合使用的功率損耗。準(zhǔn)確地說(shuō)，基于電容各層之間的電場(chǎng)隔離，電流并沒(méi)有流過(guò)電容，但是由于電壓的快速變化足以導(dǎo)致兩側(cè)存在電位差，因此電流可以同時(shí)在兩側(cè)傳導(dǎo)。

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于電路設(shè)計(jì)中采用的最大電流。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(dǎo)致的功率損耗，可將直流電阻（DCR）代入公式P=I^2*R中計(jì)算，以確定是否存在明顯損耗。

電纜和電線(xiàn)

于電線(xiàn)需要特別說(shuō)明，最大電流是通過(guò)線(xiàn)規(guī)來(lái)確定的。下表列出了在30℃下4/0至24 AWG單芯UL-CSA測(cè)試電纜的相應(yīng)安培數(shù)。數(shù)據(jù)將隨電線(xiàn)測(cè)試方法而變化。

線(xiàn)規(guī)安培容量表

在測(cè)量、計(jì)算電流或與圖表比較之后，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(lái)計(jì)算功率。唯一需要注意的是，大多數(shù)零件都有額定電流和額定電壓。因此，如果按此方式計(jì)算功率，將得出最大消耗或發(fā)電功率（具體取決于該元件是負(fù)載還是電源）。另外，像電機(jī)或風(fēng)扇這樣的元件會(huì)因?yàn)檫\(yùn)行條件不同，而具有可變的驅(qū)動(dòng)電流和電壓。制造商通常會(huì)提供標(biāo)稱(chēng)值，由此可計(jì)算出標(biāo)稱(chēng)功率。該功率是風(fēng)扇/電機(jī)在最優(yōu)條件下消耗的功率，如果達(dá)不到該條件，則可能發(fā)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(duì)于功率，我們最后要討論的是具有均方根（RMS）額定電壓和電流的零件。RMS額定值適用于交流應(yīng)用和一些振蕩直流電路。功率仍可以通過(guò)這些數(shù)值計(jì)算得出，但計(jì)算結(jié)果也是RMS值。大多數(shù)制造商只關(guān)心RMS值，因?yàn)樵诰艿慕涣麟娋W(wǎng)中，確定絕對(duì)功率會(huì)很復(fù)雜。
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