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直流电子负载的定义及应用

发布日期:2022-08-30 16:22:47         浏览数:   

在电子技术应用领域,经常要对开关电源、线性电源、UPS电源、变压器、整流器、电池、充电器等电子设备进行测试,传统的测试方法中一般都采用电阻、滑动变阻器、电阻箱等充当测试负载,但这些负载不能满足我们对负载多样性的需求,如:恒定电流的负载,随意调节阻值的负载,恒定功率的负载,动态负载等,因此,可编程电子负载才被设计开发出来。根据负载所接电流类别,电子负载可以分为两大类:直流电子负载和交流电子负载。本文主要讨论直流电子负载。




直流电子负载定义


  • GBT 29843-2013直流电子负载通用规范中对直流电子负载的定义是:能吸收直流电能,并将吸收的直流电能耗散、储存或回馈电网的一种电子电路装置,该装置所吸收的电流大小可以调节或设置,其端口输入特性符合欧姆定律。

  • 电子负载,顾名思义,是用电子器件实现的“负载”功能。具体地说,电子负载是通过控制内部功率器件MOSFET或晶体管的导通量,使功率管耗散功率,消耗电能的设备。

  • 电子负载类似于可以拉载电流的输入设备,如同一个可编程的功率电阻。

直流电子负载的定义及应用(图1)


直流电子负载应用领域

直流电子负载通过模拟实物负载和负载波形,可以实现对电源供应器规格特性的测试,也可以作为ATE或ATS系统的组成单元,在线对充电器、蓄电池等的寿命特性及功率电子元器件的参数特性进行测试。

直流电子负载的应用领域主要有:

  • 各类直流电源供应器(AC/DC、DC/DC)行业,如稳压电源、恒流源、开关电源、模块电源、电源适配器等;

  • 各类电池、蓄电池行业;

  • 电池充电器、手机充电器等充电器行业;

  • MOS管、IGBT、电容器、PFC模块、整流器等功率电子元器件行业;


直流电子负载的基本功能

总体来说,电子负载包括两大工作模式:静态负载模式(Static Load Mode)和动态负载模式(DynamicLoad Mode)。更复杂的还有序列功能(List)。

1、静态模式

静态模式下,直流电子负载输入端口所吸收的电流由所设定相关参数确定,并不随时间变化。静态模式通常又分为:定电流(CC)模式,定电压(CV)模式,定电阻(CR)模式,定功率(CP)模式。

  • CC模式:定电流模式(ConstanceCurrent Mode)

    直流电子负载输入端口吸收的电流按所设定的电流值保持恒定,与输入电压大小无关,如下图所示。

直流电子负载的定义及应用(图2)

应用:CC模式通常应用于电压源的测试和老化。例如测试电源供应器的负载调解率。负载调解率是电源供应器在负载变动情况下提供稳定输出电压的能力。


负载调解率是电源供应器输出电压偏差率的百分比,用以下公式计算:


直流电子负载的定义及应用(图3)


  • CV模式:定电压模式(ConstanceVoltage Mode)

直流电子负载输入端口吸收的电流按所设定的电压值而确定,此时电子负载将吸收足够的电流直到负载电压等于设定值为止,如下图所示。   

直流电子负载的定义及应用(图4)

应用:CV模式通常应用于电流源和电池充电器的测试。例如测试电源供应器的限流特性及电流负载调解率。定电压模式负载也可以仿真电池的端电压,所以也可以适用于电池充电器测试。


  • CR模式:定电阻模式(ConstanceResistance Mode)

直流电子负载输入端口吸收的电流按所设定的负载电阻和输入电压大小而确定,此时的负载电流与输入电压成正比,电子负载等效为一个恒定的电阻,如下图所示:

直流电子负载的定义及应用(图5)


应用:CR模式通常应用于测试电压源或者电流源,如测试电源供应器的启动与限流特性,或模拟设定范围内任意阻值的固定电阻(类似于滑动变阻器)。


  • CP模式:定功率模式(ConstancePower Mode)

直流电子负载输入端口吸收的电流按所设定的功率和输入电压的大小而确定,此时负载电流与输入电压的乘积等于功率设定值,如下图所示。  

直流电子负载的定义及应用(图6)

应用:CP模式通常应用于电池容量测试。  


2、动态模式 

动态模式下,直流电子负载输入端口所吸收的电流按所设定或选择的变化规律及特征参数随时间进行变换。该模式下,电子负载在两种负载之间周期性的交替切换。动态模式根据动态拉载的方式又分为:连续模式(Continuous),脉冲模式(Pulse),翻转模式(Toggle)。

直流电子负载的定义及应用(图7)

应用:该方式可测试电源供应器及其它转换器的整体回路响应。在实际应用中,大多数负载都是变动的,如计算机磁盘驱动器动作与不动作时,其工作电流随之变化,动态负载模式能仿真这一状况,从而测试计算机电源对于动态负载的响应能力。


  • 连续模式(Continuous)

在恒流连续模式下,当动态测试操作使能且触发后,负载电流会连续在A值及B值之间切换。

直流电子负载的定义及应用(图8)

  • 脉冲模式(Pulse)

在脉冲模式下,当动态测试操作使能后,每接收到一个触发信号,负载就会切换到B值,在维持B脉宽时间后,会切换回A值。

直流电子负载的定义及应用(图9)

  • 翻转模式(Toggle)

在触发模式下,当动态测试操作使能后,每接收到一个触发信号后,负载就会在A值及B值之间切换一次。

直流电子负载的定义及应用(图10)


3、序列模式(List)

List模式提供一种自由编辑电子负载运行状态的功能,该功能下,每一步的状态参数都可单独设置。如下图所示。

直流电子负载的定义及应用(图11)

应用:该方式可用于模拟复杂的负载变化过程,具有非常高的灵活度。


RIGOL DL3000系列直流电子负载

直流电子负载的定义及应用(图12)

功率最大到350W,

最大电流斜率可到5A/us,

最高动态频率为30kHz。

此外还支持RS232、USB、GPIB和LAN通信连接方式,可很好地满足产线测试及集成系统的搭建。

其独特的4.3英寸TFT液晶显示屏,可同时显示多个参数和状态。

所以,DL3000系列是一款高性价比、经济型的可编程直流电子负载,它拥有友好的人机交互界面和优异的性能指标,提供多种远程通信接口,能满足多样化的测试需求。



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