转载：待机功耗很难测？找对方法就行
0赞待机功耗是指电器在非工作状态但接电的情况下产生的能耗，看似不起眼的待机功耗正消耗着你我家庭中用电量的一大部分。为此，国际电工委员会（IEC）等组织已采取积极措施发布标准，如IEC62301，用以规定家用电器的待机功耗界限，类似的标准或其衍生标准已在全球多个地区得以实施。
按照惯例，符合这类标准的合规性测试会在设计周期结束时执行，但是，如果设计未能通过合规性测试，情况会迅速变化——电路板变更和重新测试可能非常昂贵且费时。要避免这类情况，需要在设计周期内尽早执行认证前测试。
待机功耗面临的测量难题
参考下列实例中某电源输入端的低待机功耗的记录（图1），图中明确、直观地显示出了待机功耗图形的严重失真、多波峰及不规则状态。例如，在输入电压为230V的欧洲地区，如果您测得待机功耗为10mW，则电流可低至40µA。如待机功耗为5mW，电流可低至20µA。
图1待机功耗测量结果往往呈现多个波峰和不规则状态
低电流会导致许多问题。由于低负载运行电源通常会损耗非正弦、极高波峰因数电流。功率因数很低，原因是电流主要为流经电源EMC滤波器的电容性电流。如果电源瞬爆或短暂下降，或处于最小化输入功率的模式，功率损耗也呈不规则状态。
波峰因数只是峰值除以rms值所得的结果，在测量待机功耗时，波峰因数往往非常高。要想究其原因，需仔细考虑典型交、直流转换器的前端阶段（图2）。大多数情况下，输入整流器的后面均装有旁路电容器，专用于消除输入电压纹波，并为下一个转换阶段提供较稳定的直流电。输入电流仅在旁路电容器电压低于交流输入电压峰值时流动。流入电路的电流流量和流入时间取决于电容值和总负载电流。这会导致输入端电流狭窄、多峰。PFC电路的设计可缓解这种满负荷状态下的效应，但遗憾的是大部分PFC电路在空载状态下并不活跃。
图2在典型AC-DC电源转换器的前端阶段中
电容器在确定波峰因数中发挥关键作用
在处理这类信号时，另一个需要考虑的重要方面是功率因数。依惯例，功率因数被定义为：PF=cosΦ，在此公式中，Φ表示峰值电压和电流之间的角度差异。在这种情况下，非正弦电流与电压相符，但VA——电压-电流产品，或表观功率——比实际活跃功率或有效功率要高得多。这表明在所有实际应用中，功率因数均应被定义为：PF=有效功率(W)/表观功率(VA)
IEC 62301测试
最新发布的IEC 62301第二版待机功耗标准明确指出了与测试待机功耗的相关挑战，将这些挑战纳入限定范围并推荐了测试方法。
大部分实验室的壁式插座电压均有可能品质不佳，大多数情况下会导致因电压谐波含量或越限波峰因数而无法通过IEC待机功耗测试。因此，强烈建议使用预先定义公差的交流电源，甚至可用于认证前测试。最高第13阶电压源的电压和频率输出应在1%以内，总谐波含量应低于2%。电压波峰因数应在1.34和1.49之间。
测量的不确定度以待测功率等级和波形的失真和相移为依据。为兼顾失真和相移，IEC 62301将最大电流比（或称MCR）定义为：MCR=波峰因数/功率因数
所需的不确定度等级可使用标准中提供的流量表确定。这就限定了测量设备所需的最低精度和噪声等级。功率分析仪的所需精度在1mW条件下约为2%，在0.5W条件下为2%。这表明你的功率分析仪应具备2%的最低功率精度或10mW或以上的功率解析度。应注意，由于可变因素很多，进行测试时必须对不确定度进行实时计算，并将其纳入报告当中。
直接读值和平均读值测试法均已过时，最新规范要求使用抽样测试法。在所有功率测量值当中，测量值稳定度通过最小二乘线性回归法得出。当直线回归的斜率小于10mW/h（输入功率≤1W）或低于功率的1%（功率高于1W）时便可确定稳定度。
测试设置对于弱电测量至关重要。在一般设置中，通过提供两个终端，用于源端和负载端之间的切换，并使用一台功率分析仪（图3）、一个接线盒辅助进行安全、简便地连接。
图3在IEC 62301测试设置中
使用一台Tektronix PA1000或PA3000功率分析仪
使用接线盒非常有益且安全
测量功率时，可使用两种方法将电压和电流通道连接起来。一种方法是在各级负载的电流测量值比电流更精确时连接，另一种方法是在各级负载的电流比电压更精确时连接。连接选择取决于负载电流是否很低或各电压通道阻抗等级的功率损耗是否占测得总功率的较大部分。通过将电流测量转移到负载端，流经电压通道的电流可被忽略（图4，右侧）。
图4正确连接是低功率测量的关键
另一方面，如果负载电流较高，物理分流器耗散的功率水平足以造成功率读值的误差。为预防出现这一问题，可安装功率分析仪电流分流器，以便分析仪出现的读值下降时可被移至源端，进而被忽略（图4，左图）。在使用Tektronix PA1000或PA3000功率分析仪（图3）进行测试设置的情况下，电压通道的阻抗为1MΩ，1A电流分流器的阻抗为600mΩ。尽管不同功率测量设备的所得数值各有不同，但大多数值都非常接近。
将阻抗数量考虑在内，当源电压为230V时，电压表通道的压降可为53mW。在对数百瓦功率进行测量时，此压降数值并不大，但当功率低至30mW时，此压降会导致非常明显的误差。
同样，电流为100uA的分流器的功率损耗只有60uW。但如果电流为1A，功率下降可高达600mW。各测量通道的这种下降会严重影响读值并生成错误结果。因此，连接时应小心谨慎，特别是对极低的功率值进行测量时。再者，接线盒可提供两个不同的终端，用于源端和负载端间的切换。
