电源额定值与测量技术的使用

作者： Digi-Key 工程师 Kaleb Kohlhase

正在学习电子学的人似乎常常对电源的额定值感到困惑。在我认为一个典型的交流/直流壁挂式电源应该有准确的输出电流值打印在标签之前，曾和一些人聊过这个问题。我想这个问题的根因可能在于，当涉及到电压和其他相关规格时，大多数输出都具有确切的额定值。然而，电流额定值却几乎总是最大额定值。例如，Digi-Key零件编号364-1285-ND 1；厂商零件编号L6R48-120 1的最大额定电流为4A。根据我所看到的情况，很多标签均未注明这个情况，而人们会将其视为恒定值。

为什么这一点很重要？
电源上的最大额定电流值意味着，几乎任何低于4A的负载都可以使用该电源。但某些类型的电源确实具有所需的绝对最小输出负载，因此请务必查看规格书。许多新手并没有意识到，其实可以在一个电源下结合使用多种技术，只要消耗的电流不超过4A或任何电源的最大额定值（可能因电源的类型而有所差异）即可。

额定电压
电源的另一个重要规格是电压。电源通常具有两种类型的电压：输入和输出。对于交流/直流电源而言，输入往往是一个范围值，因为交流电压在输出端会发生变化，此外一些应用使用的是240 VAC而非120 VAC。以上文所述零件编号为例，其输入范围为90-264 VAC。工程师们可能希望根据应用将出端电压转换为不同的电平。输出电压几乎总是精确的额定值或至少是预期的平均输出。再来看看上文所述的零件编号，其规格书注明，预期电压输出的变化范围约+/-5%，预期纹波会小于1%。它们甚至在所有版本的零件编号下的图表中定义了这些规格的含义。因此，请务必查看规格书，了解电压输出精确度和纹波信息。有些电源还内置了实现平稳输出或进行调节的技术。其中一些规格对于简单的应用来说无关紧要，但可能会对其他复杂的应用造成非常不利的影响。这时，你可以通过多种方式来调节电压。

不同的技术和电源
如今，某些技术变得愈加复杂，因为可能需要一些额外的器件才能使其正常发挥作用，并在预期的平均电流强度下工作。因此，了解无源和有源元件或器件之间的区别非常重要。建议阅读我发布的关于确定极性的文章：如何确定元件是否具有极性。无源元件不需要电能来维持其规格和动作（电阻、电容、电感、导体、开关、连接头和其他类似物料）。这也就意味着，这些元件始终可以消耗电能，但从不自行发电。有源元件则总是需要一定量的外部电能，并且具有改变现有电能的能力。有源元件本身也不能发电，任何耗电的器件总是需要电能。目前甚至还有不同类型的电源，其电流可保持恒定值和/或电压可保持恒定值（甚至两者同时存在）。这些电源通常针对特定应用而构建（例如驱动LED）或为需要微调电流/电压的应用定制。当你对不同类型的电源存有疑问时，建议查看规格书。

自动调节输出
某些LED驱动器实际上可以根据技术自动调节某项输出。恒流驱动器很可能具有电压输出范围，并且只要电压高于或低于该范围，就会自动将其调节到所驱动的电压范围中。恒压驱动器的工作方式与典型的交流/直流电源类似，其额定电流即为最大输出。只要LED在此限值下，就可以使用。在这种情况下，可能需要串联限流电阻，具体取决于正向电压和额定电流。

有效电阻
在电子学分析中，一些理论有助于分析更复杂的系统。其中之一就是“有效电阻”的概念。其基本含义是，系统中的无源器件组合可以整合到一个电路中以得出单个数值，从而有效地计算系统中的总功耗。现在可以借助万用表轻松实现此目的，因为它们可以读取总电阻。这一概念也可以在有一定误差范围的条件下应用于有源器件，因为即便是仅包含晶体管、二极管和其他基本有源元件的器件中也总是会存在一定的电阻。

均方根（ RMS ）测量
然而，由于有源元件的表现行为与无源元件大相径庭，因此复杂性也大大增加。在这种情况下，需要测量均方根电压、功率和电流。某些万用表可以测量均方根：https://www.digikey.cn/short/4743fb，这些器件可以读取“真正的RMS”读数。当你希望系统中的电压产生变化（交流或直流脉冲/其他波形）时，这一点尤其重要。如果采购诸如示波器之类的复杂分析设备则可能大有裨益，因为它们有时会包含许多可用于排除系统故障的功能。

审核编辑 黄宇