首先说明一下VA、W和Var不是功率,他们只是功率的单位,分别是视在功率(用S表示)、有功功率(用P表示)和无功功率(用Q表示)的单位。 记住是有功无功,不是有用无用!!! 他们之间是什么关系呢,我们看他们的公式: 视在功率:S=UI 有功功率:P=UIcosΦ 无功功率:Q=UIsinΦ 电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数,用符号cosΦ表示。 根据公式可以看出它们之间的关系就是:S2=P2+Q2 我们可以把三种功率画成功率三角形,两个直角边分别表示有功功率和无功功率,斜边表示视在功率。 再补充下: 在交流电路中,由电源供给负载的功率有两种:一种是有功功率,一种是无功功率。 有功功率是保持用电设备正常运行所需要的电功率,就是将电能转换为其他形式能量(比如机械能、光能、热能)的电功率。 无功功率比较抽象,它是用于电路内电场与磁场的交换,并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功,而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备,要建立磁场,就要消耗无功功率。无功功率决不是无用功率,它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场,使转子转动,从而带动机械运动,电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率,才能使变压器的一次线圈产生磁场,在二次线圈感应出电压。因此,没有无功功率,电动机就不会转动,变压器也不能变压。 引用一个比较精辟的说法解释有功无功和无功补偿: 有位帅哥用一辆推车搬家,把东西都挂在前面,帅哥一边压着车把一边推,累的满头大汗;过来一位美女,坐在推车上离车把较近的车的一侧,哈哈,一下轻了不少。帅哥推得又轻松又惬意。帅哥压着车把的力是无功电流,克服摩擦力往前的推力是有功电流,把东西推到目的地是有功。美女就是无功补偿。没有无功补偿,供电系统也能工作,就是累点,耗能厉害;有了美女,男女搭配,干活不累,效率高,还开心。东西在前面,美女在后面,是容性无功;东西在后面,美女在前面,是感性无功。
工程师,在开发电路项目,经常会遇到一些电源电路设计的需求,比如在智能家居的新风系统项目中,由于 PM2.5传感器的工作电源为5.0V 单片机的工作电源为5.0V WIFI射频模块的工作电源为5.0V 电机驱动芯片的工作电源为5.0V 所以在设计电源电路,工程师一般会选择将输入的直流DC12V或者DC24V转换成5.0V,用以提供其他电路系统的工作电源。电路系统对于将不同输入电压转换成5.0V输出的电路,工程师都很容易设计出相应的方案与详细原理图。具体的方案可以参考(1)如果在不考虑功耗的条件下,工程师可以选择78M05电源芯片就可以实现;(2)如果需要实现输出电压可调的功能,工程师可以选择LM2734电源芯片就可以实现;(3)如果需要带有使能Enable的功能,工程师也可以选择ME2108电源芯片机可以实现;虽然这些78M05、LM2734以及ME2108型号的电源芯片设计方案,都能满足5.0V的电压输出要求,但却有一个功能无法提供,这个功能就是无法控制电源的输出电流大小,以达到限流的效果。什么叫做设定电源的输出电流大小?或者什么叫做电源输出电流的限流效果?可以列举案例说明 电路项目案例 78M05电源芯片输出5.0V电压 & 1.5A电流,同时驱动两个不同的A负载与B负载,其中A负载的消耗电流为0.6A,B负载的消耗电流为0.4A;显然在此电路应用中,78M05电源芯片的功能可以达到设计要求;但若由于A负载过载过流,消耗的电流大于0.6A,例如达到1.2A;此时A负载与B负载总计消耗的电流1.2A + 0.4A = 1.6A,超过了78M05电源芯片最大的输出电流1.5A,进而影响B负载的正常工作;项目案例此项目案例中,为了使A负载与B负载在工作中互不产生影响,互不干涉,工程师需要在78M05电源芯片输出电路中,引入限流功能;比如 在78M05电源芯片驱动A负载电路中,引入0.8A的限流功能,使A负载最大的工作消耗电流只能被限流在0.8A; 在78M05电源芯片驱动B负载电路中,引入0.5A的限流功能,是B负载最大的工作消耗电流只能被限流在0.5A; 加入限流功能,即使A负载出现过载过流问题,也不会影响B负载的正常工作;同样即使B负载出现过载过流问题,也不会影响A负载的正常工作;这样就达到了A负载与B负载互不影响、互不干涉的效果,增加了电路系统的工作可靠性;那么针对这个电源芯片限流的功能问题,工程师该如何去解决?有没有一个比较成熟的电路方案能达到此要求?答案是肯定的,BL2554限流开关芯片及其应用方案就能很好地解决了此类问题 BL2554限流开关芯片基本电路特性 BL2554芯片作为限流开关类型的芯片,主要作用就是可以通过调节外部的电阻阻值大小,设定输出的电流大小;其引脚定义图BL2554引脚定义 Pin 1引脚VOUT:芯片的电压电流输出引脚; Pin 2引脚GND:芯片的参考地引脚; Pin 3引脚ISET:芯片的限流设置功能引脚; Pin 4引脚ON:芯片的使能Enable控制引脚; Pin 5引脚VIN:芯片的电压输入引脚; 其中芯片的输入电压范围为2.5V~5.5V,限制的电流范围为0.15A~1.3A;由于输入VIN与输出VOUT之间损耗电阻阻值大约为250mΩ,因此输入与输出之间的电压几乎相等;输入电压为5.0V,输出电压也为5.0V;输入电压为3.3V,输出电压也为3.3V;忽略250mΩ电阻两端产生的压降差 如何设定BL2554限流开关芯片的输出电流 如何设定BL2554限流开关芯片的输出电流大小呢?这是工程师在应用此类方案最核心关注的问题。在BL2554芯片的基本电路特性中,限流功能主要是通过设置调节Pin 3引脚ISET的电阻阻值来实现;具体的对应关系BL2554应用电路图a)R4电阻阻值53K,芯片输出的电流限制在0.5A;b)R4电阻阻值25K,芯片输出的电流限制在1.0A;c)R4电阻阻值20K,芯片输出的电流限制在1.3A;d)R4电阻阻值51K,芯片输出的电流限制在520mA;e)R4电阻阻值30K,芯片输出的电流限制在873mA;工程师利用此电阻阻值的变化,就可以调节输出电流的限流大小。 BL2554芯片的项目应用 在了解完BL2554芯片的电路特点之后,工程师就可以解决项目实际开发中存在的问题。还是以78M05电源芯片的项目案例说明BL2554应用系统图在78M05电源芯片输出端与A负载和B负载之间,加入BL2554限流开关芯片,就可以实现A负载与B负载互不影响、互不干涉的效果;当A负载的工作电流超过BL2554芯片的限流电流873mA,BL2554芯片则会关闭输出,使A负载停止工作,从而达到保护78M05电源芯片的作用,进而达到不会影响B负载的工作效果;B负载工作原理与之类似; 最后的结语 芯片哥在研究BL2554芯片特性,虽然能解决部分的电路设计问题,但与此同时也发现它也存在一些不足之处 BL2554芯片的工作电压,只有2.5V~5.5V,对于其他电压等级如12V或者24V的电路项目,则不适用; BL2554芯片的限流设定,没有具体的量化计算公式,只是给出部分的电阻阻值与电流对应关系,技术参数资料还有待完善; BL2554芯片的本质是一个MOS管,工程师也可根据项目的应用需求,使用分立的MOS管搭建属于自己的限流开关电路;