2. 航电负载特性与功率预算
航电电源系统设计的第一步，不是选电源模块，而是把“谁在用电、用多少电、什么时候用、用的时候有什么脾气”搞清楚。航电设备以 LRU（Line Replaceable Unit，外场可更换单元）为基本单元，每个 LRU 都有明确的供电电压、稳态电流、上电浪涌特性以及工作模式切换带来的负载阶跃。电源系统的容量、线径、保护阈值和上电时序，全部建立在对这些负载特性的准确刻画之上。
一、LRU 的供电需求不是单一电压
典型航电平台会同时存在多种供电母线。以常见的 28 VDC 平台为例，航电 LRU 可能直接使用 28 VDC，也可能通过内部 DC/DC 变换出 ±15 V、+5 V、+3.3 V 等二次电源。若平台采用 115 VAC 400 Hz 恒频交流母线，则部分 LRU 直接由交流供电，另一部分经 AC/DC 变换后使用直流。因此，编制功率预算时必须先明确每个 LRU 的一次供电母线，再记录其内部二次电源效率，否则会把变换损耗漏算。
每个 LRU 的电流需求应区分三类：稳态工作电流、浪涌电流和待机/休眠电流。稳态电流是设备在标称工作模式下持续消耗的电流；浪涌电流出现在上电瞬间，主要由输入滤波电容充电和电机类负载启动引起，持续时间通常在毫秒到数百毫秒量级；待机电流则用于设备通电但未进入工作模式的状态。三者不能混为一谈，因为电源模块的持续输出能力由稳态电流决定，而瞬时过流保护阈值和上电时序由浪涌电流决定。
二、浪涌与稳态功耗的量化方法
浪涌电流的估算可以从输入电容入手。若某 LRU 输入端等效滤波电容为 C，母线电压为 V，则电容充电电荷 Q = C·V。若限流电路把充电时间控制在 t，则平均浪涌电流约为 Iinrush ≈ C·V/t。例如 C = 470 µF、V = 28 V、t = 5 ms，则 Iinrush ≈ 470×10⁻⁶×28/5×10⁻³ ≈ 2.63 A。这个值远大于该 LRU 的稳态电流（可能仅 0.3 A），说明浪涌是电源模块选型和保护设计的真正约束。
稳态功耗则用 P = V×I 计算，并考虑功率因数或变换效率。对于交流供电 LRU，若标称功率因数为 0.85，则视在功率 S = P/0.85，电流 I = S/V。对于经二次电源供电的 LRU，应从负载端功率反推一次侧功率：P一次 = P负载/η，其中 η 为 DC/DC 效率，典型值 0.85～0.92。忽略效率会把一次侧电流低估 10%～18%，在余量紧张时直接导致电源过载。
三、功率预算表的编制
功率预算表是航电电源设计的核心交付物。它至少应包含以下字段：LRU 名称/编号、供电母线、稳态电压、稳态电流、稳态功率、浪涌电流、浪涌持续时间、工作模式、同时工作系数、余量系数、预算功率。其中“同时工作系数”用于描述该 LRU 与其他 LRU 同时工作的概率或设计约定，例如通信电台与导航接收机可能同时工作，系数取 1.0；而某些备份设备只在故障时工作，系数可取 0.3～0.5。
下面给出一份示例功率预算表（数据为教学示例，非实测值），用于说明编制方法：
| LRU | 母线 | 稳态电流 | 稳态功率 | 浪涌电流 | 同时系数 | 预算功率 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 飞行管理计算机 | 28 VDC | 1.2 A | 33.6 W | 4.5 A / 8 ms | 1.0 | 33.6 W |
| 大气数据计算机 | 28 VDC | 0.8 A | 22.4 W | 3.0 A / 6 ms | 1.0 | 22.4 W |
| VHF 通信电台 | 28 VDC | 2.5 A | 70.0 W | 6.0 A / 10 ms | 0.8 | 56.0 W |
| GPS 接收机 | 28 VDC | 0.4 A | 11.2 W | 1.5 A / 5 ms | 1.0 | 11.2 W |
| 备用姿态仪 | 28 VDC | 0.6 A | 16.8 W | 2.0 A / 5 ms | 0.5 | 8.4 W |
| 客舱照明控制器 | 28 VDC | 3.0 A | 84.0 W | 5.0 A / 12 ms | 0.6 | 50.4 W |
按上表，稳态预算总功率为 33.6+22.4+56.0+11.2+8.4+50.4 = 182.0 W。若电源模块额定输出为 250 W，则余量为 68 W，余量率约 27%。这个余量是否足够，还要看浪涌叠加情况：上表中最大单机浪涌为 6.0 A，若多台同时上电，总浪涌可能达到 15～20 A，远超稳态总电流 8.5 A。因此电源模块的峰值电流能力必须单独校核，不能只看稳态功率。
四、余量分配与降额原则
余量分配不是简单留一个百分比，而要分层考虑。第一层是单 LRU 降额：电源模块对单路输出的持续电流通常按额定值的 80% 使用，例如 5 A 输出通道实际不超过 4 A。第二层是母线总降额：所有 LRU 稳态预算功率之和不应超过电源模块额定功率的 70%～80%，以应对负载阶跃、环境温度升高和老化。第三层是浪涌余量：电源模块的峰值电流能力应大于最坏情况下同时上电的浪涌电流总和，或通过上电时序把浪涌错开。
余量分配还要与上电时序联动。若某 LRU 浪涌大且允许延迟上电，可把它安排在其他设备稳定后再接通，从而降低对电源峰值能力的要求。反之，若某 LRU 必须最先上电（如提供基准时钟或总线控制），则它的浪涌必须由电源模块单独承受，此时应优先选择软启动或限流电路。
五、从预算表到设计决策
功率预算表编完后，要回答三个问题。第一，稳态总功率是否在电源模块额定功率的 70%～80% 以内？若不是，需要削减非关键负载或提高电源容量。第二，最坏情况浪涌是否超过电源模块峰值能力？若超过，必须通过上电时序错峰、软启动或限流电路解决。第三，单路输出是否超过降额后的电流上限？若超过，需要重新分配母线或增加独立供电通道。
实际工程中，功率预算表不是一次编完就固定不变。LRU 的固件升级、工作模式增加、环境温度变化都会改变电流需求。因此预算表应保留版本号、编制日期、数据来源（实测、手册标称或估算），并在每次 LRU 变更后重新校核。对于关键 LRU，建议在样机阶段用电流探头和示波器实测上电浪涌波形，用实测值替换估算值，再更新预算表。只有经过实测校核的预算表，才能作为电源系统定型依据。