开关电源在实际工作中输入与输出转换是有一定的能量损耗的,并不会完全无损耗转换,电源效率就是用来衡量能量转换损耗的一个重要指标。
电源效率是指输出功率与输入功率之比,计算公式是:η = P_out / P_in
其中,η是电源效率,P_out是输出功率,P_in是输入功率。
输出功率与输入功率之间的关系可以表示为:P_out = V_out × I_out,P_in = V_in × I_in。
其中,V_out和I_out分别是输出电压和输出电流,V_in和I_in分别是输入电压和输入电流。
因此,开关电源的效率可以表示为:η = V_out × I_out / V_in × I_in。
这里 I_in是电源的平均输入电流或者直流电流。
电源的效率用电源的输出功率除以电源的总功率。
输出功率P输=UI(U是电源的输出电压也叫外电压、路段电压)
电源总功率P总=EI(E是电源的电动势)
效率=P输/P总,一般比值换成百分比。
电源的功率和效率计算公式分享
电源的总功率:
P总=EI=P外+P内=U外I·+U内·I
外电路是纯电阻电路,则有
P总=I^2( R+ r )=E^2 /R+r
电源内部消耗的功率
P内 = l^2r = U内·I= P总 - P出
电源的输出功率
P出 = UI = EI - I^2r = P总 - P内
若外电路是纯电阻电路,则有
P出 =I^2R=E^2R/( R+ r )^2
=E^2/{( R-r )2/R+4r}
当 R = r 时,输出功率最大, P出m =E^2/4r
如下图:
电源的效率:
n =P出/ P 总x100%=U/Ex100%
=R/R+rx100%=1/(1+r/R)x100%
因此 R 越大, n 越大;当 R = r 时,电源有最大输出功率,效率仅为50%。
应用分析
直流电路如图所示,在滑动变阻器的滑片 P 向右移动时,电源的:
A .总功率一定减小
B .效率一定增大
C .内部损耗功率一定减小
D .输出功率一定先增大后减小
解析:滑片 P 向右移动时外电路电阻 R 增大,由闭合电路欧姆定律知总电流减小,由 P = EI 可得 P 减小,故选项 A 正确。
根据 n =R外/ R外+ r =1/1+ r / R外,可知选项 B 正确。
由 P损 =I^2·r可知,选项 C 正确。
由 P 输﹣ R外图像,因不知道 R外的初始值与 r 的关系,所以无法判断 P输的变化情况,选项 D 错误。
电源效率的改善
根据电源的效率公式:效率=(输出功率Po/输入功率Pi)*100从公式上可以知道要提高效率的方法,在输入功率不变的前提下提高输出功率;在输出功率不变的前提下降低输入功率;以及找到效率降低的原因,然后消除效率降低的原因。
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