前言

為了實(shí)現(xiàn)范圍 3 （※1）排放和去碳化（碳中和、零碳），必須正確理解自己公司的產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響。未來(lái)，制造商必須向最終用戶明確說(shuō)明其產(chǎn)品的功耗。對(duì)于開(kāi)發(fā)工程師來(lái)說(shuō)，降低產(chǎn)品功耗將是一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)。

本應(yīng)用案例旨在為致力于實(shí)現(xiàn)范圍 3 的開(kāi)發(fā)人員提供相關(guān)提示，以便理解如何通過(guò)收集電流和溫度數(shù)據(jù)來(lái)發(fā)現(xiàn)電子設(shè)備中部件的能量損耗。

※1：什么是范圍 1、2 和 3 ？

范圍1：企業(yè)自身直接排放的溫室氣體（燃料燃燒、工業(yè)過(guò)程）

范圍2：使用其他公司提供的電力、熱力和蒸汽產(chǎn)生的間接排放

范圍3：范圍 1 和范圍 2 以外的間接排放。(與企業(yè)活動(dòng)相關(guān)的其他公司的排放）

背景

開(kāi)關(guān)電源安裝在電子設(shè)備中，用于提供穩(wěn)定、充足的電源。開(kāi)關(guān)電源必須高效地將工頻交流電源轉(zhuǎn)換為低壓直流電源。為了實(shí)現(xiàn)高效率的電源，需要進(jìn)行管理以盡可能地減少熱損耗。產(chǎn)生的熱能與能量損耗直接相關(guān)，這意味著熱損耗應(yīng)盡可能小。可以通過(guò)了解電子設(shè)備內(nèi)部部件的電流消耗和熱損耗，來(lái)采取措施降低產(chǎn)品的功耗。

降低開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的功耗所面臨的問(wèn)題

降低已開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的功耗涉及以下問(wèn)題：

1. 了解不同工作模式的電流消耗

2. 了解能量損耗點(diǎn)

3. 適應(yīng)開(kāi)發(fā)速度

■1. 了解不同工作模式下的電流消耗

制造商必須向最終用戶明確說(shuō)明其產(chǎn)品的功耗。除了使用功率計(jì)測(cè)量產(chǎn)品的額定功率外，往往還需要不同工作模式下的功耗數(shù)據(jù)。驗(yàn)證開(kāi)發(fā)產(chǎn)品在不同工作模式（如待機(jī)、額定運(yùn)行和過(guò)載）下的電流消耗的數(shù)據(jù)，對(duì)產(chǎn)品的最終用戶非常有價(jià)值，并且具有加快范圍 3 計(jì)劃實(shí)施的優(yōu)勢(shì)。

■2. 了解能量損耗點(diǎn)

為減少能源浪費(fèi)，通過(guò)同時(shí)了解電流消耗、發(fā)熱和振動(dòng)等能源損耗，從而更容易理解它們之間的因果關(guān)系。例如，電氣設(shè)備部件產(chǎn)生的大部分熱量是由流經(jīng)這些部件的大電流造成的。了解了電流值和溫度之間的因果關(guān)系，就可以采取措施，例如通過(guò)降低電路中的電流來(lái)減少發(fā)熱量。

■3. 適應(yīng)開(kāi)發(fā)速度

為了按期推出產(chǎn)品，開(kāi)發(fā)工程師需要在有限的驗(yàn)證時(shí)間內(nèi)，毫不拖延地進(jìn)行長(zhǎng)期可靠性、耐久性和破壞性測(cè)試。為了跟上世界變化的速度，需要提高開(kāi)發(fā)速度并高效地進(jìn)行評(píng)估。這就需要進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量并同時(shí)記錄電流和溫度等各種參數(shù)。

解決方案

HIOKI 提出的相關(guān)建議

可長(zhǎng)期記錄已開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的電流消耗和溫度，以查明能量損耗的原因。而 LR8450 數(shù)據(jù)采集儀和小型高精度 DC 電流傳感器 CT7812（或 CT7822）、功能強(qiáng)大是理想之選。LR8450 與測(cè)量單元組合使用，可記錄多達(dá) 330 個(gè)多通道的電流、電壓、溫度、溫度、振動(dòng)等物理量以及 CAN 總線上的數(shù)據(jù)。

LR8450 和 CT7812（或 CT7822）非常適合測(cè)量像本次產(chǎn)品這樣的開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的電流消耗和溫度 ：

1. 手指大小的高精度電流傳感器，只需夾住即可測(cè)量

2. 同時(shí)測(cè)量各種參數(shù)，可以確定能源的浪費(fèi)情況

3. 多功能測(cè)量模塊

■1. 手指大小的高精度電流傳感器，只需夾住即可測(cè)量

小型 DC 電流傳感器 CT7812（2 A）和 CT7822（20 A）是進(jìn)入電源周圍狹小空間的理想之選。只需夾住即可測(cè)量，無(wú)需斷開(kāi)接線，從而最大限度地減少了對(duì)產(chǎn)品系統(tǒng)的影響和連接所需的工時(shí)。此外，它還適用于檢查已安裝設(shè)備的電流消耗之類的維保用途。電流傳感器采用磁通門技術(shù)，具有低漂移性和出色的溫度穩(wěn)定性，能夠長(zhǎng)期高精度地記錄電流消耗。

■2. 同時(shí)測(cè)量各種參數(shù)，可以確定能源的浪費(fèi)情況

溫度和振動(dòng)測(cè)量可有效確定電流傳感器無(wú)法確定的元件級(jí)損耗， LR8450 數(shù)據(jù)采集儀支持溫度和熱流測(cè)量以及振動(dòng)和應(yīng)變測(cè)量。通過(guò)與消耗電流同時(shí)記錄，可快速確定由發(fā)熱或振動(dòng)引起的能量損耗。記錄的數(shù)據(jù)會(huì)實(shí)時(shí)顯示在顯示屏上，以加快設(shè)計(jì)驗(yàn)證和調(diào)試。

■3. 多功能測(cè)量模塊

LR8450 有 7 種測(cè)量模塊，支持多種信號(hào)記錄。可整合電壓、電流、電阻和溫度等基本記錄參數(shù)，以及脈沖和邏輯輸出傳感器、應(yīng)變傳感器、 CAN 總線的測(cè)量數(shù)據(jù)。高度可擴(kuò)展的測(cè)量通道數(shù)量可用于各種評(píng)估應(yīng)用。

評(píng)估應(yīng)用示例 ：

?溫度循環(huán)測(cè)試 ：使用 PT 溫度傳感器高精度記錄產(chǎn)品溫度

?電纜彎曲耐久性測(cè)試 ：監(jiān)測(cè)導(dǎo)線電阻

?電池的穿刺測(cè)試 ：通過(guò) 1 ms 快速采樣記錄電壓和溫度的快速變化

?大規(guī)模熱測(cè)試 ：獲取詳細(xì)的溫度數(shù)據(jù)，用于熱設(shè)計(jì)驗(yàn)證，最多可達(dá) 330 個(gè)通道

■組合產(chǎn)品介紹

圖 3 顯示了一個(gè)組合示例，用于測(cè)量電子設(shè)備中元件的電流和溫度。兩種電流測(cè)量模塊 ：U8556（直連）和 LR8536（無(wú)線），都可最多連接 5 個(gè)電流傳感器；LR8450 可自動(dòng)識(shí)別電流傳感器的型號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為電流比例并顯示數(shù)據(jù)，從而省去了設(shè)置的功夫。關(guān)于溫度記錄，可使用電壓 / 溫度單元 U8550 或無(wú)線電壓 / 溫度單元 LR8530。

表 1 列出了可與 LR8450 配合使用的 HIOKI 的傳感器。

根據(jù)需要測(cè)量的電流容量、導(dǎo)線直徑和用途等，HIOKI 可提供多種電流傳感器。

結(jié)語(yǔ)

電子設(shè)備制造商需要減少生產(chǎn)、銷售、消費(fèi)和廢棄過(guò)程中的溫室氣體排放。HIOKI 的數(shù)據(jù)采集儀 LR8450 和電流傳感器使產(chǎn)品的電流消耗、熱量和振動(dòng)等能源損耗數(shù)據(jù)清晰可見(jiàn)，這是開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)的第一步。