凌小磁最近發(fā)覺了一個被掩蓋的真相——為什么實測電壓總"縮水"。 在EMC實驗室里,經(jīng)常聽到工程師這樣的吐槽:"為什么廠商宣傳的最大200V紋波電壓,接上DUT后連150V都達不到?" 這個行業(yè)普遍存在的"參數(shù)游戲",本質(zhì)上源于測試設(shè)備廠商在玩"空載電壓"的數(shù)字魔術(shù)。 當(dāng)廠商說"最大輸出電壓200V"時,這個數(shù)字往往是在零電流空載狀態(tài)下測得的理論值。就像CPU的TDP參數(shù)需要結(jié)合散熱條件才有意義一樣,測試設(shè)備的電壓參數(shù)必須關(guān)聯(lián)負(fù)載阻抗才有工程價值。我們實測發(fā)現(xiàn),當(dāng)接入典型汽車電池包(0.1Ω阻抗)時,某些設(shè)備的實際輸出電壓可能驟降至標(biāo)稱值的60%!
這種空載時的最大電壓值參數(shù)沒有什么意義和價值。而今天,我們將一起從技術(shù)角度來分析和探究。
為了將直流與交流耦合在一起,需要一個耦合/去耦網(wǎng)絡(luò),該網(wǎng)絡(luò)由耦合變壓器和退耦電容組合而成;在高頻戰(zhàn)場,該網(wǎng)絡(luò)的阻抗不可忽視。 高頻戰(zhàn)場:阻抗分配的"電壓爭奪戰(zhàn)" 耦合網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上是個"阻抗戰(zhàn)場":功放輸出的交流紋波,通過該網(wǎng)絡(luò)注入到DUT端。功放連接到該耦合變壓器前級的線纜、變壓器本身、耦合變壓器后級連接到DUT的線纜都擁有阻抗。將其視為一個電感,其感抗公式為:XL=2πfL。這個公式表明,頻率越高,它的感抗越高,同時由于集膚效應(yīng),會進一步增大該值。這里把該網(wǎng)絡(luò)的阻抗稱為雜散阻抗Z雜散。 那什么是集膚效應(yīng)呢?簡單來說就是高頻下,導(dǎo)體的有效截面積減小,導(dǎo)致等效電感量增加。 此時接入DUT后,DUT的阻抗ZDUT就需要和這些雜散阻抗“搶奪電壓”。我們可以簡單的使用公式來進行描述——
這個公式表明—— DUT的阻抗越小,越難以達到廠商宣傳的空載時的最大電壓Vmax 典型的,對于整車廠來說,作為DUT的電池包的電阻ZDUT僅有約0.1Ω,那么此時Z雜散就會對測試造成極大的影響。 說完高頻,我們接著來講講低頻。 低頻陷阱:銅損帶來的"功率黑洞" 低頻時,變壓器將會化身“能量殺手”。因為在低頻下,變壓器的阻抗極低,根據(jù)熱效率公式——
可知,變壓器的阻抗越低,其發(fā)熱越高,及銅損越大。 這會影響變壓器前級與變壓器后級的傳導(dǎo)效率。
審核編輯 黃宇
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