低功率與效能量測與指標

了解低功率效能量測的基本原理，是準確評估低功率系統實質耗電量的重要關鍵。了解這些基本原理之後，工程師就能仔細檢查電力特性、找出需要改善的地方，並且針對耗電量進行最佳化處理，從而提升能源效率並延長電池使用壽命。

要評估低功率系統或裝置的耗電量及效率，就必須充分掌握功率效能指標。這些指標能讓您深入了解系統的電力資源使用情形，也有助於將用電情形最佳化。常見的功率效能指標包括下列項目：

• 耗電量 — 量測系統或裝置所使用的總電量。這項指標對於評估整體能源使用情形及找出可能的電力最佳化空間非常重要。減少耗電就等於延長電池使用壽命、降低能源成本，也就能提升永續發展能力。
• 用電效率 — 反映系統運用輸入功率發揮實際功用的效率。最高的用電效率有助於充分利用可用電力資源，因為能減少熱能耗散並延長電池使用壽命。
• 能源效率 — 結合耗電量與活動持續時間，考量特定期間內的整體能源消耗。這項變數對於採電池供電的裝置特別重要，因為能源消耗最佳化是其中的關鍵。
• 功率密度 — 評估每單位面積或體積所耗散的總功率。低功率系統必須盡量降低功率密度，這是避免過熱、延長元件使用壽命及提升穩定性的重要條件。
• 電力品質 — 評估電源供應器的穩定性與可靠性。在低功率用途中，穩定的功率是避免壓降或故障等系統效能問題的關鍵。
• 休眠功率 — 量測系統在低功率休眠或閒置狀態下的耗電量。就長時間處於休眠模式的低功率裝置而言，要節能並延長電池使用壽命，就必須盡量降低休眠功率。

了解這些功率效能指標並進行最佳化處理之後，工程師就能開發低功率系統，充分發揮能源效率、延長電池使用壽命，並且讓效能確實保持穩定可靠。

量測功率效能時，工程師通常會考量以下幾項關鍵參數：

• 耗電量 — 裝置或系統所使用的電力總量。這是評估裝置能源效率的基本參數。耗電量是在量測特定期間內的能源使用率 (例如瓦特)。
• 電壓 — 電路中兩點之間的電位差。就保持系統運作和找出電壓波動等問題而言，監控電壓準位非常重要。
• 電流 — 電荷通過電路。監控電流準位有助於評估用電情形與系統負載。
• 諧波 — 電力系統中的非線性負載所造成的無用電頻率。要評估電力品質及找出潛在問題，就必須量測諧波。
• 效率 — 裝置將輸入功率轉成輸出功率的效益。就節能與降低成本而言，效率的監控與最佳化極其重要。
• 電力品質 — 影響系統運作與連線設備的電力特性。
• 能源消耗 — 裝置於特定期間內使用的總能源。能源消耗是在量測一段期間內所使用的總能源 (例如每小時千瓦數)。

這些參數有助於深入了解電力系統的效能、效率與品質，十分重要。只要有效監控並分析這些關鍵參數，工程師就能進行用電最佳化處理、找出潛在問題，並且提升整體功率效能。

功率效能量測在電子與半導體產業中十分重要，有助於提升電力系統與裝置的效率、安全性與穩定性。了解這些關鍵功率效能指標並進行最佳化處理之後，工程師就能提升能源效率、延長電池使用壽命，並且讓效能確實保持穩定可靠。此外，充分監控重要參數有助於深入了解電力系統的效能、效率與品質。最後，這些重要的量測與分析作業有助於將用電情形調整到最佳狀態、及早發現潛在問題，並且大幅提升整體功率效能。

在現今世界中，要確實讓客戶滿意並讓產品保持穩定，就必須進行準確的低功率效能量測。如果無法正確量測低功率效能，可能會影響一般使用者的日常生活與經濟狀況，恐將造成莫大影響。為說明產品評估在這方面的重要程度，我們會以消費性電子商品與家用電器等領域為範圍，探討兩個令人深思的範例。透過案例討論，我們有機會找出可能存在於行銷宣傳與實際效能之間的差異，以及智慧型手機電池使用壽命縮短或家用電器電費金額出乎意料可能對客戶造成的衝擊。這些範例說明準確的低功率效能量測之於效率與使用者滿意度的重要性。

範例 1：消費性電子商品─電池使用壽命

假設智慧型手機製造商無法在裝置待機或休眠模式下準確量測裝置的低功率效能。於是，他們高估了裝置的能源效率。客戶根據聲明事項購買智慧型手機時，自然會認為電池使用壽命可以很長。事實卻未必能盡如人意，手機處於待機狀態時可能會迅速耗盡電池電量，因而造成麻煩與不便。準確的低功率效能量測作業極其重要，做好這件事才能避免客戶抱持不切實際的期待，從而能提供令客戶滿意的使用體驗。

範例 2：家用電器─能源效率

假設家電製造商因為疏忽而未量測冰箱在閒置期間的低功率效能。他們可能會在聲明中宣稱這款冰箱的能源效率極高，甚至有機會得到節能標章。但是，倘若冰箱閒置期間的實際耗電量高於製造商所宣稱的耗電量，客戶就得付更多電費，而冰箱的節能效果可能也不符合客戶的預期。正確的低功率效能量測作業能讓電器實際效率確實符合行銷宣傳內容。

在以上兩個範例中，低功率效能量測作業若不準確或不完整，都可能會令客戶感到不滿、營運成本變高，甚至可能賠上產品或品牌的可信度。這類量測作業必須準確，客戶才能據以做出明智的決定，並且合理預期產品能發揮廣告所宣稱的效能，就能源效率和耗電量這兩方面而言更是如此。

就半導體產業而言，準確度極其重要。NI 提供經過最佳化處理的軟硬體解決方案，能發揮低功率效能量測作業不可或缺的高準確度與高效率。NI 的資料擷取 (DAQ) 硬體搭配 NI-9246 及 NI-9247 等專用模組，就能發揮出色的效能。這樣的專業化程度不但能讓量測作業確實保持準確，更能針對過電流情形發揮防護作用。舉例來說，FlexLogger™ 軟體是一種免程式碼的資料擷取軟體，能用於建置確效與驗證測試應用程式，而 LabVIEW 則能簡化硬體設置，並且提供簡單易用的圖形化程式設計介面。這個軟體能協助測試工程師專心解決問題，同時提供完整的量測與資料分析工具。

半導體領域的條件與需求會不斷出現變化。NI PXI 平台的模組化設計能發揮無可比擬的彈性，支援透過客製方式因應不斷變化的測試需求。半導體市場節奏緊湊且成本影響甚鉅，這樣的整合能縮短測試時間並提升效能，是非常重要的關鍵。這樣的整合方式不但可以提升量測效能，還能縮短測試時間並降低整體成本，自然讓 NI 產品成為低功率效能量測的理想選擇。PXIe-4309 內建訊號平均和濾波功能、自動歸零量測切換，更有使用一對通道的切斷模式，能高度抑制雜訊，並且能做到準確且可重複的微伏量測，因此是很好的模組範例。半導體產業不斷發展，功率效能量測的靈活度與精確度也越來越重要。

^{PXI 低功率效能硬體設定範例}

電子與半導體領域節奏緊湊，準確的功率效能量測作業是影響效率與穩定性的關鍵。只要掌握關鍵指標與參數，工程師就能將能源使用情形調整到最佳狀態，並且延長電池使用壽命。NI 的軟硬體解決方案充分證明準確度與靈活性在要求如此嚴謹的領域中是何等重要。若能充分運用這些工具與深入分析發揮槓桿作用，業界就能更充分地達成並超越效能與永續發展目標。

• 以電腦架構儀器量測電壓、電流與功率