電源効率を正確に測定する方法

マルチメーター、ワットメーター、パワーアナライザの中で、電源効率の測定に最適なツールは？

効率を測定する機器は数多くありますが、さまざまな信号（ACまたはDC）の測定における測定公差や機能は大きく異なります。

パワーアナライザ：

プルスでは、パワーアナライザを使用して電源効率を測定しています。（画像1参照）0.02%という高い基本精度を備えたパワーアナライザは、有効電力の正しい測定、入出力の同時・同期測定、電力損失や効率の直接表示が可能です。デメリットとして、価格が高い点が挙げられますが、効率の正確な測定・評価に最適なツールです。

画像1：プルスのスイッチモード電源の効率測定に使用される最先端のパワーアナライザ

測定セットアップのミスを回避する方法

高精度で高価なパワーアナライザを使用しても、測定セットアップが適切でなければ、正確な結果を得られない可能性があります。

画像2：正しい配線が不可欠。電流と電圧の測定には、別々のケーブルを使用した適切な4端子測定（ケルビン測定）が必要です。

EMC干渉：

試作段階のシールドされていない電源は、メーターに干渉したり、負荷を変動させたりする可能性があります。メーターからのHF干渉がある信号は受け入れてはなりません。入力ラインにインダクタ主体のフィルタを追加することによって、これを回避できます。また、電力損失が測定に影響しないようにする必要があります。電波干渉を抑制するクリーンな電源であれば問題ありません。

負荷：

電源に加えて、使用する負荷にも安定性と再現性が求められます。電力抵抗器の負荷は、定電流を流さないため問題となりますが、電子負荷は、被測定デバイスの再現性のある定義された負荷であり、遷移抵抗が変動しても電流は変化しません。

環境条件に関する注意点

環境条件に関して、電源からの電力損失は温度に依存するため、温度に注意する必要があります。極めて重要な要素である電源のコンポーネントの温度は、周囲温度と自己発熱の合計となります。

温度：

温度が及ぼす影響は、電源のコンポーネントによって異なります。重要なコンポーネントの中には、温度の上昇によって電力損失が減少するものもあれば、増加するものもあります。入力突入電流を制限するために使用するNTCが大きな影響を与えます。このようなコンポーネントを使用した電源は、起動時や周囲温度が高い場合には電力損失が少なくなりますが（負の温度係数）、温度が高くなると、電力損失が他のコンポーネントよりも再び多くなります。（グラフ2参照）

有効な入力突入電流リミッタを搭載したデバイスの温度は安定しており、温度による電力損失はほとんど増加しません。すべての効率測定において、結果を追跡できるように、起動時間と周囲温度を記録する必要があります。

グラフ2：NTCによって、効率は時間や温度に大きく左右される。

グラフ3：NTC非搭載の有効な入力突入電流リミッタは、時間や温度に左右されない効率を実現する。

グラフ4：プルスでは200台のCP10電源の製造バッチにおいて、平均効率95.27%、偏差±0.15%を達成。

結論

スイッチモード電源の効率を正確に測定するのは容易ではありませんが、メーカーのデータシートの情報に頼るだけではなく、必要に応じて、自分で測定することが推奨されます。プルスは、長年にわたり、自社製品の正確な効率測定に取り組んでおり、お客様のあらゆる課題に対応しています。また、経験豊富なアプリケーションエンジニアチームを擁して、アプリケーションにおけるサポートを提供しています。