技術(shù)資訊 I 通過方程了解瞬時功率

理解什么是瞬時功率。

了解如何在直流和交流電路中推導(dǎo)出瞬時功率方程。

了解瞬時功率和平均功率之間的區(qū)別。

什么是瞬時功率？

在物理學(xué)中，功率的定義是在一段時期內(nèi)傳輸?shù)哪芰看笮?。同時，瞬時功率指的是在某個特定時間點上消耗的功率。瞬時功率是電子產(chǎn)品中的一個重要指標(biāo)。設(shè)計師能夠根據(jù)瞬時功率預(yù)測器件處理功耗的能力。有了適當(dāng)?shù)乃矔r功率，電源模塊的設(shè)計能夠在任何特定的使用時刻提供所需的功率。

在電子學(xué)中，功率通常表示為電壓和電流的乘積。因此，電子學(xué)中的瞬時功率是這兩個參數(shù)在某個特定時間點的測量值。如何推導(dǎo)瞬時功率方程取決于正在研究的具體電路類型。不存在適用于所有電路的通用方程。

雖說如此，我們在下文列出了功率的方程，用于描述機(jī)械功率、電子學(xué)中的功率因子、視在功率和一般的電能。在這個競相提高能效的時代，功率計算需要盡可能精確，因此，不僅要確保使用正確的能量方程，而且要從電流、瞬時電壓和勢能的正確歸因開始，推導(dǎo)出設(shè)備的實際功率。

如何推導(dǎo)瞬時功率方程？

在分析直流電路時，瞬時功率方程很有幫助，可以準(zhǔn)確表示在任意時間點有多少功率被輸送到負(fù)載。知道了瞬時功率，就可以實施適當(dāng)?shù)臒峁芾聿呗浴?/p>

直流電路中瞬時功率的表示方式。

通用的瞬時功率方程是不存在的，因為電子產(chǎn)品要么由直流電源供電，要么由交流電源供電。以一個簡單的閉合電路為例。該閉合電路由一個直流電源和一個電阻組成，有一個穩(wěn)定、平緩的電壓水平，因此電流也是恒定的。

對于直流電路，瞬時功率方程非常簡單，用以下公式表示：

P = V x I.

直流電路的瞬時功率方程也可以表示為：

P = V2/R or I2 x R

然而，計算交流電路的瞬時功率方程就不那么簡單了。在交流電路中，電壓水平不是一個恒定值。相反，電壓和電流都是隨時間變化的正弦波。

因此，交流電路的瞬時功率方程表示為：

第一個分量 (VI cosθ) 代表平均功率，而第二個分量表示該方程的時變特征。

瞬時功率與平均功率

平均功率更能代表交流電路的功耗。

盡管瞬時功率方程對直流電路很有幫助，但它對交流電路來說沒有什么意義。因為數(shù)值總是隨時間而變化。僅僅因為 T=0.5s 時的計算結(jié)果是 1W，并不意味著 T=0.7s 時輸送的功率也是 1W。

換句話說，瞬時功率值不能準(zhǔn)確地說明在一個交流電路中產(chǎn)生和消耗了多少功率。出于實際目的，我們會希望獲得一個平均功率值，它能更好地代表交流電路中的耗散功率。

平均功率的計算公式是：

P = VI cosθ

V 和 I 都是電壓和電流的均方根 (RMS) 值。θ 代表電壓和電流之間的相位角。平均功率不僅能更準(zhǔn)確地說明電路中消耗的功率量，而且更便于計算其他數(shù)值。

雖然電路很少會影響運行速度，但了解電機(jī)和 PDN 背后的影響因素對電力設(shè)計至關(guān)重要。利用適當(dāng)?shù)墓β使?，?a href="http://srfitnesspt.com/v/tag/4675/" target="_blank">電力系統(tǒng)中找到正確的能量，確保電壓得到保持，同時全面地了解壓降、有功功率、位移或輸出功率等參數(shù)。這樣有助于更好地對產(chǎn)品的電路進(jìn)行仿真，從而按照需求實現(xiàn)峰值功率。

現(xiàn)在，我們了解了如何得出不同電路類型的瞬時功率方程，可以用復(fù)雜的 PCB 設(shè)計和分析軟件來構(gòu)建這些電路。也可以使用 inspectAR 軟件，利用增強現(xiàn)實和直觀的互動來準(zhǔn)確評估和改進(jìn) PCB。

上圖顯示了在 inspectAR 軟件中 對AR 疊層制造的探測。利用AR技術(shù)，工程師或制造技術(shù)人員可以在制造過程中的任何時候將單個器件、走線、子電路或整個電路板與設(shè)計規(guī)格進(jìn)行比較，并隨時查看技術(shù)手冊、添加留言、注釋。