消费品检测

开关电源作为电子设备的“能量转换器”，其效率不仅影响能效水平，更与电气安全直接相关——效率低下会导致内部损耗加剧、温度升高，加速绝缘材料老化，甚至引发短路、火灾等隐患。因此，效率测试是开关电源电气安全检测的核心环节，需通过标准化方法确保结果的准确性与可靠性。本文将系统说明效率测试的关键标准、术语及实操要点，为检测工作提供清晰指引。

开关电源效率测试的电气安全底层逻辑

开关电源的效率是输出有功功率与输入有功功率的比值，本质是能量转换损耗的直观反映。损耗的能量以热能形式释放，若效率低（如低于80%），大量热量会积聚在电源内部：例如，12V/10A的开关电源，若效率为85%，损耗功率约17.6W；若效率降至70%，损耗功率增至45.7W，此时MOS管、电解电容等关键元器件的温度可能超过额定耐热值（如电容通常为85℃），导致绝缘性能下降、元器件击穿，进而引发电气安全事故。

因此，效率测试不仅是能效评估的手段，更是预防热失效、保障电气安全的重要措施——通过测试可及时发现设计缺陷（如散热不足）或元器件老化问题，避免安全风险。

效率测试的核心标准体系与适用范围

目前开关电源效率测试的主流标准分为三类：一是通用能效标准，如IEC 62301《家用和类似用途电器能效测量方法》（适用于手机充电器、电脑电源等家用产品）、GB/T 34848《电力电子设备效率测量方法》（适用于工业级开关电源，如通信基站电源）；二是行业专用标准，如GB/T 32672《通信电源用开关电源能效限定值及能效等级》（明确通信电源的效率要求：

1级能效额定负载效率≥92%）；三是电磁兼容关联标准，如IEC 61683《电力电子变换器效率测量》（强调效率与谐波、纹波的协同评估）。

这些标准的共性要求包括：测试环境（温度25±5℃、湿度45%-75%、无强电磁干扰）、仪器精度（有功功率测量精度≥0.5级）、负载条件（额定负载、半载、轻载）及结果计算方法（η=输出功率/输入功率×100%）。例如，IEC 62301要求测试前样品需预热30分钟，而GB/T 34848则允许根据产品类型调整预热时间，但需确保达到热稳定状态。

效率测试的基础术语与定义澄清

准确理解术语是确保测试一致性的前提，核心术语包括：

1、输入有功功率（P_in）：开关电源从电网吸收的有功功率，需用带功率因数补偿的功率计测量；

2、输出有功功率（P_out）：开关电源向负载提供的有功功率，等于输出电压有效值与输出电流有效值的乘积（纯电阻负载时）；

3、额定负载：开关电源设计的最大输出功率对应的负载（如12V/10A电源的额定负载为120W）；

4、热稳定状态：开关电源通电后，关键元器件（如MOS管）的温度变化率≤1℃/min的状态。

需注意，“有功功率”是效率计算的核心——若误用视在功率（电压×电流），会导致效率结果虚高（如含容性负载时，视在功率大于有功功率）。例如，某电源输入视在功率为150VA，功率因数0.9，则输入有功功率为135W，若直接用视在功率计算效率，结果会比实际高约11%。

效率测试的前期准备要求

测试前需完成三项关键准备：一是环境校准，确保测试室无强电磁干扰（如远离变频器、电焊机），温度控制在25±5℃，湿度45%-75%（避免元器件受潮漏电）；二是仪器校验，功率计、电子负载、电压表需经计量检定合格（有效期内），其中功率计的有功功率精度应≥0.5级，电子负载的电流精度≥0.2级；三是样品预处理，被测电源需通电预热30分钟（按额定负载），达到热稳定状态——冷态下的效率会高于实际工作状态（如MOS管的导通电阻随温度升高而增大，导致损耗增加）。

例如，某电源冷态时（20℃）效率为90%，预热后（50℃）效率降至88%，若未预热直接测试，会得出错误的“高 efficiency”结果，掩盖实际安全隐患。

额定负载下的效率测试实操步骤

额定负载是开关电源的典型工作状态，测试步骤如下：

1、电路连接：输入侧用功率计串联在电网与电源之间，输出侧用电子负载（恒流模式）连接电源输出端；

2、参数设定：输入电压调至额定值（如AC 220V/50Hz），电子负载电流设为额定输出电流（如12V/10A电源设为10A）；

3、稳定观测：待输出电压波动≤0.5%（如12V电源稳定在11.94V-12.06V）、功率计读数稳定后，记录P_in（如141W）与P_out（如120W）；

4、计算效率：η=120/141×100%≈85.1%；

5、重复验证：断开电源后重新连接，重复测试3次，取平均值（如85.1%、84.9%、85.0%，平均值为85.0%）。

需注意，电子负载的选择需匹配电源输出特性：若输出为低压大电流（如5V/20A），应选用低阻抗导线（截面积≥2.5mm²），避免导线压降导致P_out测量误差。例如，导线压降0.2V会使P_out少算4W（5V×20A=100W，实际为4.8V×20A=96W），效率从85%降至82.8%。

多负载条件下的效率测试要求

开关电源的实际负载往往波动（如电脑电源待机时负载10%，满载时100%），因此标准要求测试多负载点的效率。以GB/T 34848为例，需测试25%、50%、75%、100%额定负载下的效率；IEC 62301还要求测试10%负载与空载功率。

多负载测试的关键是“负载点精准设定”：例如，12V/10A电源的25%负载为2.5A，50%为5A。测试时需按负载从低到高依次调整电子负载，每调整一次等待5分钟，确保电源达到新的热稳定状态。例如，测试25%负载时，P_in=35W，P_out=30W，效率85.7%；测试50%负载时，P_in=68W，P_out=60W，效率88.2%——可见，效率随负载增加先升高（低负载时损耗占比大），达到峰值后略有下降（高负载时导通损耗增加）。

效率测试的误差控制措施

效率测试的误差主要来自三方面，需针对性控制：

1、仪器误差：测试前用标准源校验功率计，确保有功功率测量误差≤0.5%；电子负载用标准电流表校验，电流输出误差≤0.2%；

2、电路损耗：输出侧采用“四端子测量法”（两根导线接电流，两根接电压），直接测量电源输出端子的电压，消除导线压降误差；

3、热稳定误差：用红外测温仪监测MOS管温度，若变化率>1℃/min，延长预热时间（如增加10分钟）。

例如，某测试未用四端子法，导线压降导致P_out少算2W，效率从85%降至83.6%，误差达1.4%，超过标准允许的1%偏差范围，需重新测试。

空载功率的测试要点（非效率但关联安全）

空载功率是开关电源输出开路时的输入功率，虽不计算效率（输出为0），但直接影响安全与能效——空载功率过大（如超过5W）会导致电源长期发热，加速元器件老化。

空载测试步骤：

1、断开输出侧电子负载（输出开路）；

2、输入额定电压（AC 220V）；

3、预热10分钟（空载时预热时间短）；

4、读取功率计输入功率（如3W）；

5、重复3次取平均值（如2.9W、3.1W、3.0W，平均值3.0W）。

需注意，部分电源的空载功率会随时间下降（如电容充电完成后），因此需等待功率计读数稳定后再记录——若通电初期读数5W，10分钟后降至3W，提前记录会导致结果虚高。