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功率表示做功快慢程度的物理量。功與做功所用時(shí)間之比稱為功率,它在數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)所做的功,用P表示。若在時(shí)間間隔dt內(nèi)作功dA,則功率為故功率等于作用力與物體受力點(diǎn)速度的標(biāo)量積。

電功率計(jì)算公式：P=W/t =UI,根據(jù)歐姆定律U=IR代入P=UI中還可以得到：P=I*IR=(U*U)/R

在動(dòng)力學(xué)中：功率計(jì)算公式：P=W/t（平均功率）；P=Fvcosa（瞬時(shí)功率）

因?yàn)閃=F（f 力）×S（s位移）（功的定義式）,所以求功率的公式也可推導(dǎo)出P=F·v（當(dāng)v表示平均速度時(shí)求出的功率為相應(yīng)過程的平均功率,當(dāng)v表示瞬時(shí)速度時(shí)求出的功率為相應(yīng)狀態(tài)的瞬時(shí)功率）。

公式中的P表示功率,單位是“瓦特”,簡稱“瓦”,符號(hào)是W。

W表示功。單位是“焦耳”,簡稱“焦”,符號(hào)是J。

T表示時(shí)間,單位是“秒”,符號(hào)是"s"。

力的功率為p=w/t

單位

P表示功率,單位是“瓦特”,簡稱“瓦”,符號(hào)是“W”。W表示功,單位是“焦耳”,簡稱“焦”,符號(hào)是“J”�！皌”表示時(shí)間,單位是“秒”,符號(hào)是“s”。

功率越大轉(zhuǎn)速越高,汽車的最高速度也越高,常用最大功率來描述汽車的動(dòng)力性能。最大功率一般用馬力（PS）或千瓦（kW）來表示,1馬力等于0.735千瓦。1W=1J/s

各種稱謂

功率就是表示物體做功快慢的物理量,物理學(xué)里功率P=功W/時(shí)間t,單位是瓦w,我們?cè)诿襟w上常�？匆姷墓β蕟挝挥衚w、ps、hp、bhp、whpmw等,還有意大利以前用的cv,在這里邊千瓦kW是國際標(biāo)準(zhǔn)單位,1kW=1000W,用1秒做完1000焦耳的功,其功率就是1kw。日常生活中,我們常常把功率俗稱為馬力,單位是匹,就像將扭矩稱為扭力一樣。

在汽車上邊,最大的做功機(jī)器就是引擎,引擎的功率是由扭矩計(jì)算出來的,而計(jì)算的公式相當(dāng)簡單：功率(w)=2π×扭矩(Nm)×轉(zhuǎn)速(rpm)/60,簡化計(jì)算后成為：功率（W）=扭矩（Nm）×轉(zhuǎn)速（rpm）/9.549。

由于英制與公制的不同,對(duì)馬力的定義基本上就不一樣。英制的馬力(hp)定義為：一匹馬于一分鐘內(nèi)將200磅(lb)重的物體拉動(dòng)165英尺(ft),相乘之后等于33,000lb-ft/min；而公制的馬力（PS）定義則為一匹馬于一分鐘內(nèi)將75kg的物體拉動(dòng)60米,相乘之后等于4500kg.g.m/min。經(jīng)過單位換算,(1lb=0.454kg；1ft=0.3048m)竟然發(fā)現(xiàn)1hp=4566kgm/min,與公制的1PS=4500kg.g.m/min有些許差異,而如果以瓦作單位（1W=1Nm/sec=1/9.8kg.g.m/sec）來換算的話,可得1hp=746W；1ps=735W,兩項(xiàng)不一樣的結(jié)果,相差1.5%左右。

德國的DIN與歐洲共同體的新標(biāo)準(zhǔn)EEC有日本的JIS是以公制的PS為馬力單位,而SAE使用的是英制的hp為單位,但由于世界一體化經(jīng)濟(jì)的來臨和為了避免復(fù)雜換算,越來越多的原廠數(shù)據(jù)已改提供毫無爭議的國際標(biāo)準(zhǔn)單位千瓦kW作為引擎輸出的功率數(shù)值。

電功率計(jì)算公式

電功率的計(jì)算公式,用電壓乘以電流,這個(gè)公式是電功率的定義式,永遠(yuǎn)正確,適用于任何情況。

對(duì)于純電阻電路,如電阻絲、燈炮等,可以用“電流的平方乘以電阻”“電壓的平方除以電阻”的公式計(jì)算,這是由歐姆定律推導(dǎo)出來的。

但對(duì)于非純電阻電路,如電動(dòng)機(jī)等,只能用“電壓乘以電流”這一公式,因?yàn)閷?duì)于電動(dòng)機(jī)等,歐姆定律并不適用,也就是說,電壓和電流不成正比。這是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生“反電動(dòng)勢(shì)”。

例如,外電壓為8伏,電阻為2歐,反電動(dòng)勢(shì)為6伏,此時(shí)的電流是（8－6）/2=1（安）,而不是4安。因此功率是8×1=8（瓦）。

另外說一句焦耳定律,就是電阻發(fā)熱的那個(gè)公式,發(fā)熱功率為“電流平方乘以電阻”,這也是永遠(yuǎn)正確的。

還拿上面的例子來說,電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的功率是1×1×2=2（瓦）,也就是說,電動(dòng)機(jī)的總功率為8瓦,發(fā)熱功率為2瓦,剩下的6瓦用于做機(jī)械功了。此電動(dòng)機(jī)的效率就是有用的6瓦除以總功率8瓦得百分之75的效率。[1]

勻功率運(yùn)動(dòng)

勻功率運(yùn)動(dòng)指功率P不變的運(yùn)動(dòng)

基本關(guān)系（無阻力）：

P=Fv

則：

s3=（16pt3）/（27m）

v2 =（2Pt）/m

a2 =P/（2mt）

由于自然情況下大多數(shù)機(jī)械或生物的功率是大致不變的,勻功率運(yùn)動(dòng)有它的實(shí)際意義。

用電器的額定功率是用電器長期正常工作時(shí)的最大功率,也是用電器在額定電壓或額定電流下工作時(shí)的電功率。用電器的實(shí)際功率是用電器在實(shí)際工作時(shí)消耗的電功率。為保證用電器正常工作,要求實(shí)際功率不能大于其額定功率。

電功率P=U(電壓)×I(電流)由歐姆定律：U=I×R(電阻)可以得到：P=I2R=U2÷R

測量技術(shù)

測量功率有4種方法：

1、二極管檢測功率法；

2、等效熱功耗檢測法；

3、真有效值/直流(TRMS/DC)轉(zhuǎn)換檢測功率法；

4、對(duì)數(shù)放大檢測功率法。

下面分別介紹這4種方法并對(duì)各自的優(yōu)缺點(diǎn)加以比較。

利用二極管檢測功率法

用二極管檢測輸入功率的電路如圖l所示,圖l(a)為簡單的半波整流、濾波電路,該電路的總輸入電阻為50Ω。D為整流管,C為濾波電容。射頻輸入功率 PIN經(jīng)過整流濾波后得到輸出電壓U0。但是當(dāng)環(huán)境溫度升高或降低時(shí)U0會(huì)顯著變化。圖1(b)為經(jīng)過改進(jìn)后的二極管檢測輸入功率的電路,該電路增加了溫度補(bǔ)償二極管D2,可對(duì)二極管D1的整流電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償。二極管具

有負(fù)的溫度系數(shù),當(dāng)溫度升高時(shí)D1的壓降會(huì)減小,但D2的壓降也同樣地減小,最終使輸出電壓仍保持穩(wěn)定。

需要指出,二極管檢測電路是以平均值為響應(yīng)的,它并不能直接測量輸入功率的有效值,而是根據(jù)正弦波有效值與平均值的關(guān)系來間接測量有效值功率的。顯然,當(dāng)被測波形不是正弦波時(shí),波峰因數(shù)就不等于1．4142,此時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的測量誤差。

等效熱功耗檢測法

等效熱功耗檢測法的電路如圖2所示。它是把一個(gè)未知的交流信號(hào)的等效熱量和一個(gè)直流參考電壓的有效熱量進(jìn)行比較。當(dāng)信號(hào)電阻(R1)與參考電阻(R2)的溫度差為零時(shí),這兩個(gè)電阻的功耗是相等的,因此未知信號(hào)電壓的有效值就等于直流參考電壓的有效值。R1、R2為匹配電阻,均采用低溫度系數(shù)的電阻,二者的電壓降分別為KU1和 KU0。為了測量溫差,在R1、R2附近還分別接著電壓輸出式溫度傳感器A、B,亦可選用兩支熱電偶來測量溫差。在R1和R2上還分別串聯(lián)著過熱保護(hù)電阻。

盡管等效熱功耗檢測法的原理非常簡單,但在實(shí)際應(yīng)用中很難實(shí)現(xiàn),并且這種檢測設(shè)備的價(jià)格非常昂貴。

真有效值轉(zhuǎn)換檢測

功率法

真有效值/直流(TRMS/DC)轉(zhuǎn)換檢測功率法

真有效值/直流轉(zhuǎn)換檢測功率法的最大優(yōu)點(diǎn)是測量結(jié)果與被測信號(hào)的波形無關(guān),這就是“真正有效值”的含義。因此,它能準(zhǔn)確測量任意波形的真有效值功率。測量真有效值功率的第一種方法是采用單片真有效值/直流轉(zhuǎn)換器(例如AD636型),首先測量出真有效值電壓電平,然后轉(zhuǎn)換成其真有效值功率電平。

另一種測量真有效值功率的電路框圖如圖3所示,該電路所對(duì)應(yīng)的典型產(chǎn)品為AD8361型單片射頻真有效值功率檢測系統(tǒng)集成電路。U1 為射頻信號(hào)輸入端, U0為直流電壓輸出端。US端接2．7～5．5V電源,COM為公共地。IREF為基準(zhǔn)工作方式選擇端,PWDN為休眠模式控制端。FLTR為濾波器引出端,在該端與US端之間并聯(lián)一只電容器,可降低濾波器的截止頻率。SREF為電源基準(zhǔn)控制端。

從U1端輸入的射頻有效值電壓為U1,經(jīng)過平片器1產(chǎn)生一個(gè)與U12成比例的脈動(dòng)電流信號(hào)i,該電流信號(hào)通過由內(nèi)部電阻R1和電容C構(gòu)成的平方律檢波器獲得均方值電壓U12,輸入到誤差放大器的同相輸入端。利用平方器2與誤差放大器可構(gòu)成一個(gè)閉合的負(fù)反饋電路,將負(fù)反饋信號(hào)加到誤差放大器的反相輸入端進(jìn)行溫度補(bǔ)償。當(dāng)閉環(huán)電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),輸出電壓U0(DC)就與輸入有效值功率PIN成正比。有關(guān)系式

式中：k為真有效值/直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓靈敏度,AD8361的k=7.5 mV/dBm。

這種檢測方法有以下優(yōu)點(diǎn)：第一,由于兩個(gè)平方器完全相同,因此在改變量程時(shí)不影響轉(zhuǎn)換精度；第二,當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí),兩個(gè)平方器能互相補(bǔ)償,使輸出電壓保持穩(wěn)定；第三,所用平方器的頻帶非常寬,可從直流一直到微波頻段。

對(duì)數(shù)放大檢測

功率法

對(duì)數(shù)放大檢測器是由多級(jí)對(duì)數(shù)放大器構(gòu)成的,其電路框圖如圖4所示。圖4中共有5個(gè)對(duì)數(shù)放大器(A～E),每個(gè)對(duì)數(shù)放大器的增益為20dB(即電壓放大系數(shù)為10倍),最大輸出電壓被限制在為lV。因此,對(duì)數(shù)放大器的斜率ks=lV/20dB,即50mV/dB。5個(gè)對(duì)數(shù)放大器的輸出電壓分別經(jīng)過檢波器送至求和器(∑),再經(jīng)過低通濾波器獲得輸出電壓U0。對(duì)數(shù)放大器能對(duì)輸入交流信號(hào)的包絡(luò)進(jìn)行對(duì)數(shù)運(yùn)算,其輸出電壓與kS、PIN的關(guān)系式為

式中：b為截距,即對(duì)應(yīng)于輸出電壓為零時(shí)的輸入功率電平值。

普通對(duì)數(shù)放大器的特性曲線僅適用于正弦波輸入信號(hào)。當(dāng)輸入信號(hào)不是正弦波時(shí),特性曲線上的截距會(huì)發(fā)生變化,從而影響到輸出電壓值。此時(shí)應(yīng)對(duì)輸出讀數(shù)進(jìn)行修正。需要指出,盡管ADI公司生產(chǎn)的AD8362型單片射頻真有效值功率檢測器也屬于對(duì)數(shù)檢測功率法,但它通過采用獨(dú)特的專利技術(shù)能適用于任何輸入信號(hào)波形,并且特性曲線上的截距不隨輸入信號(hào)而變化。

單片直流功率

測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

MAX42ll 屬于低成本、低功耗、高端直流功率/電流測量系統(tǒng),它是利用精密電流檢測放大器來測量負(fù)載電流,再利用模擬乘法器來計(jì)算功率的,因此并不影響負(fù)載的接地通路,特別適合測量電池供電系統(tǒng)的功率及電流值。檢測功率和電流的最大誤差均低于±1．5%,頻率帶寬為220kHz。被測源電壓的范嗣是4—28v。檢測電流時(shí)的滿量程電壓為100mV或150mV。電源電壓范嗣是2．7~5.5V,工作電流為670μA(典型值)。

MAX42ll A/B/C的簡化電路如圖5所示,主要包括精密電流檢測放大器,25：1的電阻分壓器,模擬乘法器。外圍電路包括被測的4~28V源電壓,2． 7～5.5V的芯片工作電壓,電流檢測電阻RSENSE和負(fù)載。其測量原理是利用精密電流檢測放大器來檢測負(fù)載電流,獲得與該電流成正比的模擬電壓,再將該電壓加至模擬乘法器,將負(fù)載電流與源電壓相乘后,從POUT端輸出與負(fù)載功率成正比的電壓。令功率檢測放大器的增益為G,RSENSE上的電壓為 USENSE,RS+引腳的源電壓為URS+,則有MAX42l1A/B/C內(nèi)部的分壓器電阻,接到RS+端和模擬乘法器的輸入端。這種設(shè)計(jì)可精確測量電源負(fù)載的功率并為電源(例如電池)提供保護(hù)。從 POUT端、IOUT端輸出的功率信號(hào)和電流信號(hào),可分別經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器送至單片機(jī)。理想情況下,最大負(fù)載電流在RSENSE兩端產(chǎn)生滿量程檢測電壓。選擇合適的增益,使電流檢測放大器既能獲得最大輸出電壓,又不會(huì)出現(xiàn)飽和。在計(jì)算 RSENSE的最大值時(shí),應(yīng)使RS+端與RS一端之間的差分電壓不超過滿量程檢測電壓。適當(dāng)增加RSENSE的電阻值,可提高USENSE,有助于減小輸出誤差。

單片真有效值

射頻功率測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

對(duì)通信系統(tǒng)的要求是在發(fā)送端必須確保功率放大器能滿足發(fā)射的需要,并且輸出功率不超過規(guī)定指標(biāo),否則會(huì)導(dǎo)致設(shè)備過熱損壞。因此,在發(fā)射機(jī)電路中必須增加射頻功率測量和功率控制電路。同樣,射頻功率測量對(duì)接收機(jī)也是必不可少的。根據(jù)有效值定義所計(jì)算出的功率就稱為“真有效值功率”(True Root Mean Square Power),簡稱“真功率”(True Power)。由于現(xiàn)代通信系統(tǒng)具有恒定的負(fù)載和阻抗源(通常為50Ω),因此只需知道有效值電壓就能計(jì)算出功率,即可將功率測量轉(zhuǎn)化為對(duì)有效值電壓的測量。

新測量系統(tǒng)

傳統(tǒng)的射頻功率計(jì)或射頻檢測系統(tǒng)的電路復(fù)雜,集成度很低。最近,美國ADI公司相繼推出AD8361、AD8362和AD8318型全集成化的單片射頻真有效值功率測量系統(tǒng),不僅能精確測量射頻(RF)功率,還可測量中頻(IF)、低頻(LF)功率。

AD8318是采用將晶片絕緣硅與超高速互補(bǔ)雙極型相結(jié)合的高速硅鍺制造工藝而制成的單片射頻功率測量系統(tǒng)。其內(nèi)部解調(diào)式對(duì)數(shù)放大器的輸出電壓與被測功率成正比,能精確測量1MHz～8GHz的射頻功率。適合測量于機(jī)和無線LAN基站的無線輸出功率。AD8318不僅遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的產(chǎn)品,而且比模塊式測量系統(tǒng)具有更高的性價(jià)比,比采用二極管檢測功率法的精度更高。AD8318集高精度、低噪聲、寬動(dòng)態(tài)范圍等優(yōu)點(diǎn)于一身。AD8318在高達(dá)5.8GHz的輸入頻率下,測量精度優(yōu)于±ldB,動(dòng)態(tài)范圍是55dB；在8GHz時(shí)精度優(yōu)于±3dB,動(dòng)態(tài)范圍超過58dB。而輸出噪聲僅為它采用對(duì)數(shù)放大檢測功率法,對(duì)數(shù)斜率的額定值為一25mV/dB,并可通過改變UOUT、USET引腳之間反饋電壓的比例系數(shù)來進(jìn)行凋整。在從IN+端輸入信號(hào)時(shí),截距功率電平為一25dB。AD8318的典型應(yīng)用電路如圖6所示。

AD8318是專為測量高達(dá)8 GHz的射頻功率而設(shè)計(jì)的,因此保持IN+、IN一引腳之間及各功能單元電路的絕緣性至關(guān)重要。AD8318的正電源端UPSI、UPS0必須接相同的電壓,由UPSI端為輸入電路提供偏置電壓,由UPSO端為UOUT端的低噪聲輸出驅(qū)動(dòng)器提供偏置電壓。AD8318內(nèi)部還有一些獨(dú)立的公共地。CMOP被用作輸出驅(qū)動(dòng)器的公共地。所有公共地應(yīng)接到低阻抗的印制扳地線區(qū)。允許電源電壓范圍是4．5～5．5V。C3～C6為電源退耦電容,應(yīng)盡量靠近電源引腳和地。

AD8318采用交流耦合、單端輸入方式。當(dāng)輸入信號(hào)頻率為lMHz～8GHz時(shí),接在IN+、IN一端的耦合電容(C1、C2)可采用0402規(guī)格的 lnF表面封裝式瓷片電容,耦合電容應(yīng)靠近IN+、IN-引腳。外部分流電阻R1(52．3Ω)與IN+端相配合,可提供一個(gè)具有足夠帶寬的50Ω匹配阻抗。AD8318的輸出電壓可直接送給數(shù)字電壓表(DVM),亦可送至帶A/D轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)（μC）。視在功率、有功功率、額定功率、最大功率、經(jīng)濟(jì)功率

1、視在功率的單位為KVA,我國習(xí)慣用于表達(dá)變壓器及UPS的容量。

2、有功功率為視在功率的0.8倍,單位是KW,我國習(xí)慣用于發(fā)電設(shè)備和用電設(shè)備。

3、柴油發(fā)電機(jī)組的額定功率是指12小時(shí)可連續(xù)運(yùn)行的功率。

4、最大功率是額定功率的1.1倍,但12小時(shí)內(nèi)僅容許使用1小時(shí)。

5、經(jīng)濟(jì)功率是額定功率的0.75倍,是柴油發(fā)電機(jī)組不受時(shí)間限制可長期運(yùn)行的輸出功率。在該功率運(yùn)行時(shí),燃油最省、故障率最低。