摘要：早在初中的物理課中我們就已經(jīng)接觸到功率測(cè)量了,，當(dāng)時(shí)用的是獨(dú)立的電流表和電壓表,。遙想當(dāng)年,，老師反復(fù)強(qiáng)調(diào)什么時(shí)候電流表內(nèi)接,、外接……，是不是有點(diǎn)暈了?，F(xiàn)在進(jìn)行功率測(cè)量有了功率計(jì),、功率分析儀等更高級(jí)的儀器,，但是作為基本的測(cè)量方法，電流表內(nèi)外接產(chǎn)生的影響依然存在,。

       下圖分別顯示了電流表內(nèi)接和外接兩種接法,。

       對(duì)于功率測(cè)量?jī)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(xiàn)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(cè)量回路中電能,，產(chǎn)生了系統(tǒng)誤差,，對(duì)測(cè)量精度的影響跟測(cè)量方法有關(guān)。

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

       無(wú)論內(nèi)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(nèi)阻,。從圖中得到兩個(gè)結(jié)論：

（1） 電流表內(nèi)接時(shí),，電流表讀數(shù)即為負(fù)載電流，電壓表讀數(shù)是電流表內(nèi)阻壓降和負(fù)載電壓之和,，因此儀器的測(cè)量結(jié)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(shù)為負(fù)載電流和電壓表電流之和,，電壓表讀數(shù)即為負(fù)載電壓,，因此儀器的測(cè)量結(jié)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(shè)電壓表?yè)p耗大于電流表,，由不等式運(yùn)算規(guī)則推導(dǎo)得到：

（2）同理假設(shè)電壓表?yè)p耗小于電流表：

（3）當(dāng)兩者相等時(shí)：

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

       根據(jù)上述3種情況的運(yùn)算結(jié)果,，不同負(fù)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<RP電流表?yè)p耗較大；

(3) RL =RP損耗相等,。

3,、選擇合適的接法提高測(cè)量精度

       以上分析了不同的負(fù)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(jù)測(cè)量對(duì)象選擇,。以測(cè)試DC-DC轉(zhuǎn)換器效率為例，需要測(cè)量轉(zhuǎn)換器輸入功率和輸出功率,。輸入功率即是轉(zhuǎn)換器吸收的功率,，應(yīng)盡量減少電表的損耗,，所以需要把損耗小的電表內(nèi)接，把損耗大的電表功率排除,。輸出功率是轉(zhuǎn)換器提供的功率,，電表?yè)p耗和負(fù)載功率都是由轉(zhuǎn)換器提供，要將電表?yè)p耗功率計(jì)入轉(zhuǎn)換器輸出功率,，因此把損耗大的電表進(jìn)行內(nèi)接,。

       設(shè)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(fù)載,。使用PA5000功率分析儀5A功率卡測(cè)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(fù)載阻抗12Ω<447Ω，根據(jù)結(jié)論（2）這種情況電流表將消耗更大的功率,，因此測(cè)量輸出功率要把電流表內(nèi)接,，PA5000測(cè)出的DC-DC輸出功率中包含了電流表的損耗功率。

       輸入負(fù)載阻抗RIN=48/0.3=160Ω<447Ω,，根據(jù)結(jié)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(jì)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(tǒng)誤差更小。

       如果看見(jiàn)公式就頭疼,，PA5000還有更高級(jí)的接線(xiàn)補(bǔ)償功能,，無(wú)需人工計(jì)算。