電壓電流接線(xiàn)方法，根據功率特征阻抗做選擇

早在初中的物理課中我們就已經(jīng)接觸到功率測量了，當時(shí)用的是獨立的電流表和電壓表。遙想當年，老師反復強調什么時(shí)候電流表內接、外接……，是不是有點(diǎn)暈了?，F在進(jìn)行功率測量有了功率計、功率分析儀等更高級的儀器，但是作為基本的測量方法，電流表內外接產(chǎn)生的影響依然存在。

下圖分別顯示了電流表內接和外接兩種接法。

對于功率測量?jì)x器，我們希望電壓通道輸入阻抗無(wú)窮大，電流通道輸入阻抗無(wú)窮小。然而現實(shí)跟理想總有那么一點(diǎn)差距，電壓表和電流表的輸入阻抗消耗了測量回路中電能，產(chǎn)生了系統誤差，對測量精度的影響跟測量方法有關(guān)。

1、在確定用哪一種方法前先來(lái)計算不同情況下電壓和電流表的損耗功率。

無(wú)論內外接，我們從儀器讀取的功率為

電流表?yè)p耗

電壓表?yè)p耗

式中RI和RU分別為電壓表和電流表的內阻。從圖中得到兩個(gè)結論：

(1) 電流表內接時(shí)，電流表讀數即為負載電流，電壓表讀數是電流表內阻壓降和負載電壓之和，因此儀器的測量結果中包含了電流表的損耗功率PI。

(2) 電流表外接時(shí)，電流表讀數為負載電流和電壓表電流之和，電壓表讀數即為負載電壓，因此儀器的測量結果中包含了電壓表的損耗功率PU。

2、在特定的環(huán)境中，比較兩種接法的損耗。

(1)不妨假設電壓表?yè)p耗大于電流表，由不等式運算規則推導得到：

(2)同理假設電壓表?yè)p耗小于電流表：

(3)當兩者相等時(shí)：

我們將電壓表和電流表內阻乘積平方根暫且稱(chēng)為儀器的“功率特征阻抗”，RP。

根據上述3種情況的運算結果，不同負載阻抗RL和功率特征阻抗RP的影響如下：

(1) RL>RP電壓表?yè)p耗較大;

(2) RL

(3) RL =RP損耗相等。

3、選擇合適的接法提高測量精度

以上分析了不同的負載阻抗與功率特征阻抗下電表的損耗，哪到底選用哪種?需要根據測量對象選擇。以測試DC-DC轉換器效率為例，需要測量轉換器輸入功率和輸出功率。輸入功率即是轉換器吸收的功率，應盡量減少電表的損耗，所以需要把損耗小的電表內接，把損耗大的電表功率排除。輸出功率是轉換器提供的功率，電表?yè)p耗和負載功率都是由轉換器提供，要將電表?yè)p耗功率計入轉換器輸出功率，因此把損耗大的電表進(jìn)行內接。

設dc-dc輸入電壓48V電流約0.3A，輸出12V電流約1A，輸出接了12Ω假負載。使用PA5000功率分析儀5A功率卡測量效率，電壓通道輸入阻抗2MΩ，電流通道取樣電阻0.1Ω，首先功率特征阻抗：

輸出負載阻抗12Ω447ω，根據結論(2)這種情況電流表將消耗更大的功率，因此測量輸出功率要把電流表內接，pa5000測出的dc-dc輸出功率中包含了電流表的損耗功率。

輸入負載阻抗RIN=48/0.3=160Ω447ω，根據結論(2)這種情況電流表將消耗更大的功率，因此要把電流表外接，電流表較大的損耗就不會(huì )計入dc-dc輸入功率中了。

輸入輸出接線(xiàn)如下圖所示，輸入和輸出功率的系統誤差更小。

如果看見(jiàn)公式就頭疼，PA5000還有更高級的接線(xiàn)補償功能，無(wú)需人工計算。