電子負載

電子負載

電子負載是通過控制內部功率(MOSFET)或電晶體的導通量(量占空比大小),依靠功率管的耗散功率消耗電能的設備。它能夠準確檢測出負載電壓,精確調整負載電流,同時可以實現模擬負載短路,模擬負載是感性阻性和容性,容性負載電流上升時間。 一般開關電源的調試檢測是不可缺少的。

基本介紹

  • 中文名電子負載
  • 外文名:electronic load
  • 原理:控制內部功率或電晶體的導通量
  • 依靠:功率管的耗散功率消耗電能的設備
  • 結果:能夠準確檢測出負載電壓
  • 目的:精確調整負載電流
規範,負載使用,分類及區別,分類介紹,舉例,參數選擇,功能選擇,可靠品牌,

規範

電子負載應該有完善的保護功能。保護功能分為對內(電子負載)保護功能和對外(被測設備)保護功能。對內保護有:過壓保護,過流保護,過功率保護,電壓反向和過溫保護。對外保護有:過流保護,過功率保護,吃載電壓和低電壓保護。選擇電子負載應該選擇是擁有真保護功能的電子負載。如果功能是由硬體實現的,保護速度會很快。如果是由軟體實現,速度有滯後性,並且模組當機的話將會發生危險。
由於電子負載的特殊性能(提供強大的測試環境,以滿足不同的外界需求),故在電子儀器儀表中占有很大的一片市場主要適用於各種電源、電池、適配器及需要電子負載測試場合。

負載使用

電子負載整合具有測試設備的眾多功能,如負載瞬態恢復時間、電流極限特性分析、效率、啟動時間、源效應(電源調整率)、編程回響時間、PARD(波紋和噪聲)、功率因子、伏特栓鎖現象、過壓關閉、飄移等。
電子負載可用幾種方法執行電源測試。它們一般是可程式的,但大多數電子負載需要外部DAC編程器。這一能力在測試期間能精確控制負載值,為測試裝置操作者提供有價值的狀態信息。電子負載通常採用FET設計,它比採用繼電器和電阻器的解決方案更可靠,也更簡易,還可選擇工作模式:恆流(CC)、恆壓(CV)和恆阻(CR)。較複雜的電子負載在一台產品中都會提供這三種模式,具有最高的測試靈活性,並且還提供測量直流電壓和電流這兩種電源的通用解決方案。電子負載的最後一項優點是可提供通過匯流排的回讀,而無需使用一些測試中測量電壓和電流的數字多用表。

分類及區別

分類介紹

1、容性負載
容性負載:和電源相比,負載電流超前負載電壓一個相位差,此時負載為容性負載(如補償電容負載)。
電路中類似電容的負載,可以使電流超前電壓降低電路功率因數。一般把負載帶電容參數的負載,即符合電壓滯後電流特性的負載成為容性負載。充放電時,電壓不能突變。其對應的功率因數為負值。對應的感性負載的功率因數為正值。在高頻領域,是指負載虛部為負值的負載。
一般電源控制類產品,所給出的負載,如未加說明則是給出的是視在功率;即總容量功率;它既包括有功功率,也包括無功功率; 而一般感性負載說明中給出的往往是有功功率的大小,例如螢光燈,標註為15~40瓦的螢光燈,鎮流器消耗功率約為8瓦,實際在考慮用定時器,感應開關在控制它時,則要加上這8瓦;具體不同的產品感性部分,即無功功率的大小,可以通過其給出的功率因數來計算。
2、感性負載
混聯電路中容抗比感抗大,電路呈容性反之為感性。通常的用電器中並沒有純感性負載和純容性負載。因為這兩種負載不做有用功。
只有在補償電路中才使用純感性負載或純容性負載。又因為絕大多數負載除阻性外,多數為感性負載,因此補償的時候多數就用電容來補償,所以,純容性負載用得比純感性負載多。如電動機,變壓器等等,通常為感性負載。部分日光燈為容性負載。

舉例

純感性負載就是一組電感。通常用來補償電路中的容性電流。
在電路中帶線圈的用電設備,其線圈部分即為純感性負載。如電動機、變壓器、電風扇、日光燈鎮流器等。
純感性負載的電流是不能突變。感性負載套用廣泛。在電路中帶電容的用電設備,其電容部分即為純容性負載。如補償電容等。
純感性負載的電流不能突變。從理論上講:純電阻電路、純電容電路、純電感電路是不存在的。
電阻負載在作功時也會有電感、電容性負載存在。例如:導線間會存線上路間的電容,導線間和對地間存在電感,期間感性負載通常大於容性負載。電力電容在作功時也會發熱,即電阻性作功。電感亦如此。元件的阻抗是頻率的函式。在全頻率範圍內純電阻電路、純電容電路、純電感電路是不存在的。

參數選擇

1、電壓、電流和功率的選擇
根據被測設備的輸出特性來選擇電子負載:電壓,電流,功率和測試需求精確度。電子負載的模組在測試時只能夠單獨工作或者並聯操作,串聯對於模組來說是很危險的。所以最理想的狀態是所有要求均在單模組的量程範圍內,其次是通過多模組並聯能夠實現的選型。也就是說,所選模組的電壓時一定要符合測試要求。單個模組或者滿裝機框時的電流和功率總和要滿足測試要求。
2、精確度和解析度的選擇
精確度和解析度是電子負載的一個重要的參數指標。電子負載的精確度不同表示方法的意義。舉例如下:
1%+2d  1%的測量值+最小顯示值的2倍
1%+2%FS: 1%的測量值+1%的滿量程
1%OF:  1%的(滿量程+測量值)

功能選擇

1、基本功能
市面上的電子負載均有基本的四項功能:恆流、恆壓、恆阻和恆功率(安捷倫沒有恆功率)。在功能基本相同,精確度相差不大的情況下,怎么判斷是否符合要求呢?CHROMA和博計的電子負載只有一套工作電路,就是恆流功能。其他功能是根據歐姆定律計算出來,雖然標稱有其他功能,但是實際情況是只有恆流功能,通過調節電流來實現其他功能。這樣節省了成本,卻留下了其他功能工作精度低,工作的不穩定,在他們內部流傳的一句話是,恆阻功能的誤差沒有上限。測試完成的情況,要看電源的質量,外部環境和運氣了。而安捷倫電子負載的所有功能均有不同的電路實現,完全能夠很好的完成所標稱的所有極限指標,穩定帶載。
如果只是用到恆流功能,對其他功能要求不多的情況下,可以選用合適的,符合精確度的電子負載。如果對其他功能要求能夠穩定的帶載,就要考慮這個問題了。
2、動態帶載
動態帶載,就是電子負載做模擬的變化帶載,也叫瞬態。幾個重要的參數:
變化斜率:籠統的說是電子負載可以完成的變化速度,精確地說是電子負載變化時,從變化量的10%~90%的變化速率。恆流狀態下的單位是A/mS,A/μS。
回響時間:電子負載可以完成變化的最小時間。單位μS。
3、電子負載的動態(瞬態)頻率
一個電子負載是否做的貨真價實,就要看電子負載的變化帶載完成的情況了。如果是硬體實現的功能,就可以用示波器測試電流輸出監視連線埠,查看波形是否完好。如果出現毛刺或者信噪比很大的情況下,那么此功能僅僅是由軟體計算,而不是硬體實現的。
軟體實現的動態帶載時無法完美的執行電子負載所設定的變化。但是如果要求不高,可忽略這種現象造成的影響。
4、模擬帶載(外部編程輸入)
本功能是為了實現更複雜的電子負載帶載變化情況而設定的功能。動態帶載是模擬一個梯形波變化的帶載功能,而本功能大大擴充了電子負載所能執行的變化方式。只要信號發生器能夠發生的電壓在10V以下的波形信號,電子負載均能模擬。擁有此功能的電子負載有,安捷倫和博計。其中博計是不建議客戶使用此功能。
5、序列功能
序列功能是指把很多定態設定按時間順序排列組合成一個測量過程。可以完成一個產品的整個質量參數的測量,本功能大大簡化了繁瑣的設定,減輕了測試工作量。配合存儲設定和調用功能,更是大大簡化了操作。序列的可設定步驟跟據品牌不同而不同。
6、附加功能選擇
如果還需要電子負載的其他功能,請參看需求選擇擁有對應功能的電子負載。比如
同步功能:可以同時操作多個模組的工作狀態。
在線上接口:GPIB,RS232,LAN,USB,選擇適合的。
組裝ATE測試系統:考慮接線柱連線其他設備的方便性,考慮命令的標準性等等。
過流,過功率測試(OCP,OPP):在產品需要的時候選擇此功能,適用於研發等。
總言:電子負載的種類是多種多樣的,選擇適合的電子負載是電源類研發或者生產中一個重要的方面。在可以接受的成本下,選擇更好更方便的電子負載是提高效率,保證質量的前提。

可靠品牌

品牌排名不分先後:美國 安捷倫、台灣chroma(中茂)、台灣博計、台灣艾德克斯(ITECH)、中國費思(Faith)

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