直流電子負載的定義及應用

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

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

直流電子負載定義

GBT 29843-2013直流電子負載通用規(guī)范中對直流電子負載的定義是：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節(jié)或設置，其端口輸入特性符合歐姆定律。
電子負載，顧名思義，是用電子器件實現(xiàn)的“負載”功能。具體地說，電子負載是通過控制內(nèi)部功率器件MOSFET或晶體管的導通量，使功率管耗散功率，消耗電能的設備。
電子負載類似于可以拉載電流的輸入設備，如同一個可編程的功率電阻。

直流電子負載的定義及應用(圖1)

直流電子負載應用領域

直流電子負載通過模擬實物負載和負載波形，可以實現(xiàn)對電源供應器規(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)特性進行測試。

直流電子負載的應用領域主要有：

各類直流電源供應器（AC/DC、DC/DC）行業(yè)，如穩(wěn)壓電源、恒流源、開關電源、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)；

直流電子負載的基本功能

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

1、靜態(tài)模式

靜態(tài)模式下，直流電子負載輸入端口所吸收的電流由所設定相關參數(shù)確定，并不隨時間變化。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）
直流電子負載輸入端口吸收的電流按所設定的電流值保持恒定，與輸入電壓大小無關，如下圖所示。

直流電子負載的定義及應用(圖2)

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

負載調解率是電源供應器輸出電壓偏差率的百分比，用以下公式計算：

CV模式：定電壓模式（ConstanceVoltage Mode）

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

直流電子負載的定義及應用(圖4)

應用：CV模式通常應用于電流源和電池充電器的測試。例如測試電源供應器的限流特性及電流負載調解率。定電壓模式負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）

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

直流電子負載的定義及應用(圖5)

應用：CR模式通常應用于測試電壓源或者電流源，如測試電源供應器的啟動與限流特性，或模擬設定范圍內(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）

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

直流電子負載的定義及應用(圖6)

應用：CP模式通常應用于電池容量測試。

2、動態(tài)模式

動態(tài)模式下，直流電子負載輸入端口所吸收的電流按所設定或選擇的變化規(guī)律及特征參數(shù)隨時間進行變換。該模式下，電子負載在兩種負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)，翻轉模式(Toggle)。

直流電子負載的定義及應用(圖7)