几种功率测量的方法及应用分析图，几种功率测量的方法及应用分析

很多朋友对几种功率测量的方法及应用分析图，几种功率测量的方法及应用分析不是很了解，艾巴小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

简介功率测量用于测量用电设备所消耗的功率，广泛应用于家用电器、照明设备、工业机器的研发或生产线。本文主要介绍几种功率测量方法及其具体应用。1、功率测量技术测量功率有四种方法：(1)二极管检测功率法；(2)等效热功耗检测方法；(3) TRMS/DC转换检测功率法；(4)对数放大检测功率法。

下面分别介绍四种方法，并比较它们的优缺点。1.1利用二极管检测功率的方法

二极管检测输入功率的电路如图L所示，图l(a)是一个简单的半波整流滤波电路，总输入电阻为50。d是整流器，c是滤波电容。RF输入功率引脚经过整流和滤波，获得输出电压U0。但是，当环境温度升高或降低时，U0会发生显著变化。图1(b)示出了通过二极管检测输入功率的改进电路。该电路中加入了温度补偿二极管D2，可以补偿二极管D1的整流电压。

二极管具有负温度系数。当温度升高时，D1的压降会降低，但D2的压降也会降低，最终输出电压保持稳定。

需要指出的是，二极管检测电路响应平均值，不能直接测量输入功率的有效值，而是根据正弦波的有效值与平均值的关系间接测量有效值功率。显然，当被测波形不是正弦波时，波峰因数不等于1.4142，会导致较大的测量误差。1.2等效热功耗检测方法

等效热功耗检测方法的电路如图2所示。它将未知交流信号的等效热量与DC参考电压的有效热量进行比较。当信号电阻(R1)和参考电阻(R2)的温差为零时，两个电阻的功耗相等，所以未知信号电压的有效值等于DC参考电压的有效值。R1、R2为匹配电阻，均采用低温度系数电阻，压降分别为KU1和KU0。

为了测量温差，电压输出温度传感器A和B分别连接在R1、R2附近，或者可以选择两个热电偶来测量温差。R1和R2分别串联过热保护电阻。

虽然等效热功耗检测法的原理非常简单，但是在实际应用中很难实现，而且这种检测设备的价格非常昂贵。1.3真有效值/DC (TRMS/DC)转换检测功率方法

真有效值/DC转换检测功率法最大的优点是测量结果与被测信号的波形无关，这就是“真有效值”的含义。因此，它可以精确地测量任何波形的真实均方根功率。测量真均方根功率的第一种方法是采用单芯片真均方根/DC转换器(如AD636)。首先，测量真均方根电压电平，然后将其转换为真均方根功率电平。

另一种测量真有效值功率的电路框图如图3所示，与该电路对应的典型产品是单芯片RF真有效值功率检测系统(AD8361)的集成电路。U1是射频信号输入端，U0是DC电压输出端。US端接2.7 ~ 5.5v电源，COM为公共地。IREF是参考工作模式的选择端，PWDN是睡眠模式的控制端。FLTR是滤波器的输出端，在这个端和美国端之间并联一个电容，可以降低滤波器的截止频率。SREF是功率参考控制终端。

从U1端子输入的RF rms电压是U1，并且通过平波器1产生与U12成比例的脉动电流信号I。通过由内部电阻器R1和电容器C组成的平方律检测器从该电流信号获得均方电压U12，并将其输入到误差放大器的同相输入端。平方器2和误差放大器可以形成闭合的负反馈电路，负反馈信号被加到误差放大器的反相输入端用于温度补偿。当闭环电路达到稳定状态时，输出电压U0(DC)等于输出电压。

输入均方根功率引脚是成比例的。在关系表达式中，k为真均方根/DC转换器的输出电压灵敏度，AD8361的k为7.5mv/DBM。这种检测方法有以下优点：第一，由于两个平方器完全相同，所以量程改变时不会影响转换精度；其次，当环境温度变化时，两个平方器可以互相补偿，保持输出电压稳定；第三，所用平方器的频带很宽，从DC到微波波段。1.4对数放大检测功率法

对数放大器检波器由多级对数放大器组成，其电路框图如图4所示。图4中有五个对数放大器(A ~ E)。每个对数放大器的增益为20dB(即电压放大倍数为lo倍)，最大输出电压限制为lV。因此，对数放大器的斜率ks=LV/20 dB，即50 MV/dB。五个对数放大器的输出电压分别通过检波器送到加法器()，然后通过低通滤波器得到输出电压U0。

对数放大器可以对输入交流信号的包络进行对数运算，其输出电压与kS和PIN的关系如下

其中：b是截距，对应于输出电压为零时的输入功率电平值。

普通对数放大器的特性曲线只适用于正弦波输入信号。当输入信号不是正弦波时，特性曲线上的截距会发生变化，从而影响输出电压值。此时，应校正输出读数。需要指出的是，ADI公司生产的AD8362单芯片RF真有效值功率检波器虽然也属于对数检波功率法，但采用独特的专利技术，可以适用于任何输入信号波形，特性曲线上的截距不随输入信号变化。

2、单片DC功率测量系统的设计

MAX42ll是一款低成本、低功耗和高端DC功率/电流测量系统。它采用精密的电流检测放大器测量负载电流，再用模拟乘法器计算功率，因此不影响负载的接地路径，特别适用于测量电池供电系统的功率和电流值。检测功率和电流的最大误差小于1.5%，频率带宽为220kHz。测量的电源电压的标准值为4-28V。检测电流时的满量程电压为100mV或150mV。

电源电压2.7~5.5V，工作电流670A(典型值)。

Max 42 LL A/B/C的简化电路如图5所示，主要包括精密电流检测放大器、25: 1电阻分压器和模拟乘法器。外围电路包括被测4~28V电源电压、2.7 ~ 5.5V芯片工作电压、电流检测电阻RSENSE和负载。

其测量原理是利用精密的电流检测放大器检测负载电流，获得与电流成正比的模拟电压，然后将电压加到模拟乘法器上。在将负载电流乘以源电压之后，从POUT端子输出与负载功率成比例的电压。假设功率检测放大器的增益为g，r sense上的电压为USENSE，RS引脚的源电压为URS，则

Max 42L1 A/B/C内部的分压电阻连接到RS端和模拟乘法器的输入端。这种设计可以精确测量电源负载的功率，为电源(如电池)提供保护。POUT端和IOUT端输出的功率信号和电流信号可以分别通过A/D转换器送到单片机。理想情况下，最大负载电流在RSENSE上产生满量程检测电压。选择合适的增益可以使电流灵敏放大器在不饱和的情况下获得最大的输出电压。

计算RSENSE的最大值时，RS端和RS端之间的差分电压不应超过满量程检测电压。适当增加RSENSE的电阻值可以提高USENSE，有助于降低输出误差。

3、单芯片实有效值射频功率测量系统的设计

通信系统的要求是保证发射端的功率放大器能满足传输的需要，输出功率不超过规定的指标，否则设备会过热损坏。因此，必须在发射机电路中增加射频功率测量和功率控制电路。同样，射频功率测量对接收机也很重要。根据有效值定义计算出的功率称为“真均方根功率”，简称“真功率”。

由于现代通信系统具有恒定的负载和阻抗源（通常为50），因此只需知道有效值电压就能计算出功率，即可将功率测量转化为对有效值电压的测量。

传统的射频功率计或射频检测系统的电路复杂，集成度很低。最近，美国ADI公司相继推出AD8361、AD8362和AD8318型全集成化的单片射频真有效值功率测量系统，不仅能精确测量射频（RF）功率，还可测量中频（IF）、低频（LF）功率。

AD8318是采用将晶片绝缘硅与超高速互补双极型相结合的高速硅锗制造工艺而制成的单片射频功率测量系统。其内部解调式对数放大器的输出电压与被测功率成正比，能精确测量1MHz8GHz的射频功率。适合测量于机和无线LAN基站的无线输出功率。AD8318不仅远优于传统的产品，而且比模块式测量系统具有更高的性价比，比采用二极管检测功率法的精度更高。

AD8318集高精度、低噪声、宽动态范围等优点于一身。AD8318在高达5.8GHz的输入频率下，测量精度优于ldB，动态范围是55dB；在8GHz时精度优于3dB，动态范围超过58dB。而输出噪声仅为它采用对数放大检测功率法，对数斜率的额定值为一25mVdB，并可通过改变UOUT、USET引脚之间反馈电压的比例系数来进行凋整。在从IN+端输入信号时，截距功率电平为一25dB。

AD8318的典型应用电路如图6所示。

AD8318是专为测量高达8 GHz的射频功率而设计的，因此保持IN+、IN一引脚之间及各功能单元电路的绝缘性至关重要。AD8318的正电源端UPSI、UPS0必须接相同的电压，由UPSI端为输入电路提供偏置电压，由UPSO端为UOUT端的低噪声输出驱动器提供偏置电压。AD8318内部还有一些独立的公共地。CMOP被用作输出驱动器的公共地。所有公共地应接到低阻抗的印制扳地线区。

允许电源电压范围是4555V。C3C6为电源退耦电容，应尽量靠近电源引脚和地。

AD8318采用交流耦合、单端输入方式。当输入信号频率为lMHz8GHz时，接在IN+、IN一端的耦合电容（C1、C2）可采用0402规格的lnF表面封装式瓷片电容，耦合电容应靠近IN+、IN-引脚。外部分流电阻R1（523）与IN+端相配合，可提供一个具有足够带宽的50匹配阻抗。AD8318的输出电压可直接送给数字电压表（DVM），亦可送至带A/D转换器的单片机（C）。

4、 结语

本文详细介绍了常用的4种功率测量方法，并提供了直流功率测量系统和射频功率测量系统的设计方案。

以上就是关于几种功率测量的方法及应用分析图，几种功率测量的方法及应用分析的知识，希望能够帮助到大家！