直流電子負(fù)載的定義及應(yīng)用

發(fā)布日期：2022-08-30 16:22:47 瀏覽數(shù)：

在電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，經(jīng)常要對開關(guān)電源、線性電源、UPS電源、變壓器、整流器、電池、充電器等電子設(shè)備進(jìn)行測試，傳統(tǒng)的測試方法中一般都采用電阻、滑動變阻器、電阻箱等充當(dāng)測試負(fù)載，但這些負(fù)載不能滿足我們對負(fù)載多樣性的需求，如：恒定電流的負(fù)載，隨意調(diào)節(jié)阻值的負(fù)載，恒定功率的負(fù)載，動態(tài)負(fù)載等，因此，可編程電子負(fù)載才被設(shè)計(jì)開發(fā)出來。根據(jù)負(fù)載所接電流類別，電子負(fù)載可以分為兩大類：直流電子負(fù)載和交流電子負(fù)載。本文主要討論直流電子負(fù)載。

直流電子負(fù)載定義

GBT 29843-2013直流電子負(fù)載通用規(guī)范中對直流電子負(fù)載的定義是：能吸收直流電能，并將吸收的直流電能耗散、儲存或回饋電網(wǎng)的一種電子電路裝置，該裝置所吸收的電流大小可以調(diào)節(jié)或設(shè)置，其端口輸入特性符合歐姆定律。
電子負(fù)載，顧名思義，是用電子器件實(shí)現(xiàn)的“負(fù)載”功能。具體地說，電子負(fù)載是通過控制內(nèi)部功率器件MOSFET或晶體管的導(dǎo)通量，使功率管耗散功率，消耗電能的設(shè)備。
電子負(fù)載類似于可以拉載電流的輸入設(shè)備，如同一個可編程的功率電阻。

直流電子負(fù)載的定義及應(yīng)用(圖1)

直流電子負(fù)載應(yīng)用領(lǐng)域

直流電子負(fù)載通過模擬實(shí)物負(fù)載和負(fù)載波形，可以實(shí)現(xiàn)對電源供應(yīng)器規(guī)格特性的測試，也可以作為ATE或ATS系統(tǒng)的組成單元，在線對充電器、蓄電池等的壽命特性及功率電子元器件的參數(shù)特性進(jìn)行測試。

直流電子負(fù)載的應(yīng)用領(lǐng)域主要有：

各類直流電源供應(yīng)器（AC/DC、DC/DC）行業(yè)，如穩(wěn)壓電源、恒流源、開關(guān)電源、模塊電源、電源適配器等；
各類電池、蓄電池行業(yè)；
電池充電器、手機(jī)充電器等充電器行業(yè)；
MOS管、IGBT、電容器、PFC模塊、整流器等功率電子元器件行業(yè)；

直流電子負(fù)載的基本功能

總體來說，電子負(fù)載包括兩大工作模式：靜態(tài)負(fù)載模式（Static Load Mode）和動態(tài)負(fù)載模式（DynamicLoad Mode）。更復(fù)雜的還有序列功能（List）。

1、靜態(tài)模式

靜態(tài)模式下，直流電子負(fù)載輸入端口所吸收的電流由所設(shè)定相關(guān)參數(shù)確定，并不隨時(shí)間變化。靜態(tài)模式通常又分為：定電流(CC)模式，定電壓(CV)模式，定電阻(CR)模式，定功率(CP)模式。

CC模式：定電流模式（ConstanceCurrent Mode）
直流電子負(fù)載輸入端口吸收的電流按所設(shè)定的電流值保持恒定，與輸入電壓大小無關(guān)，如下圖所示。

直流電子負(fù)載的定義及應(yīng)用(圖2)

應(yīng)用：CC模式通常應(yīng)用于電壓源的測試和老化。例如測試電源供應(yīng)器的負(fù)載調(diào)解率。負(fù)載調(diào)解率是電源供應(yīng)器在負(fù)載變動情況下提供穩(wěn)定輸出電壓的能力。

負(fù)載調(diào)解率是電源供應(yīng)器輸出電壓偏差率的百分比，用以下公式計(jì)算：

CV模式：定電壓模式（ConstanceVoltage Mode）

直流電子負(fù)載輸入端口吸收的電流按所設(shè)定的電壓值而確定，此時(shí)電子負(fù)載將吸收足夠的電流直到負(fù)載電壓等于設(shè)定值為止，如下圖所示。

直流電子負(fù)載的定義及應(yīng)用(圖4)

應(yīng)用：CV模式通常應(yīng)用于電流源和電池充電器的測試。例如測試電源供應(yīng)器的限流特性及電流負(fù)載調(diào)解率。定電壓模式負(fù)載也可以仿真電池的端電壓，所以也可以適用于電池充電器測試。

CR模式：定電阻模式（ConstanceResistance Mode）

直流電子負(fù)載輸入端口吸收的電流按所設(shè)定的負(fù)載電阻和輸入電壓大小而確定，此時(shí)的負(fù)載電流與輸入電壓成正比，電子負(fù)載等效為一個恒定的電阻，如下圖所示：

直流電子負(fù)載的定義及應(yīng)用(圖5)

應(yīng)用：CR模式通常應(yīng)用于測試電壓源或者電流源，如測試電源供應(yīng)器的啟動與限流特性，或模擬設(shè)定范圍內(nèi)任意阻值的固定電阻（類似于滑動變阻器）。

CP模式：定功率模式（ConstancePower Mode）

直流電子負(fù)載輸入端口吸收的電流按所設(shè)定的功率和輸入電壓的大小而確定，此時(shí)負(fù)載電流與輸入電壓的乘積等于功率設(shè)定值，如下圖所示。

直流電子負(fù)載的定義及應(yīng)用(圖6)

應(yīng)用：CP模式通常應(yīng)用于電池容量測試。

2、動態(tài)模式

動態(tài)模式下，直流電子負(fù)載輸入端口所吸收的電流按所設(shè)定或選擇的變化規(guī)律及特征參數(shù)隨時(shí)間進(jìn)行變換。該模式下，電子負(fù)載在兩種負(fù)載之間周期性的交替切換。動態(tài)模式根據(jù)動態(tài)拉載的方式又分為：連續(xù)模式(Continuous)，脈沖模式(Pulse)，翻轉(zhuǎn)模式(Toggle)。

直流電子負(fù)載的定義及應(yīng)用(圖7)

應(yīng)用：該方式可測試電源供應(yīng)器及其它轉(zhuǎn)換器的整體回路響應(yīng)。在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)負(fù)載都是變動的，如計(jì)算機(jī)磁盤驅(qū)動器動作與不動作時(shí)，其工作電流隨之變化，動態(tài)負(fù)載模式能仿真這一狀況，從而測試計(jì)算機(jī)電源對于動態(tài)負(fù)載的響應(yīng)能力。