直流電子負載在直流穩(wěn)壓電源校準(zhǔn)中的應(yīng)用

直流電子負載在直流電源校準(zhǔn)中的應(yīng)用摘要：本文簡要介紹了直流電子負載的四種工作模式以及常見用途，并著重論述了其在直流電源校準(zhǔn)中的應(yīng)用，介紹了直流電源的校準(zhǔn)方法及在校準(zhǔn)中的注意事項。關(guān)鍵詞：電子負載；直流電源；校準(zhǔn)TheApplicationofDCElectronicLoadincalibrationofDCPowerSupplyLIUJIE(SouthwestChinaInstituteofElectronicTechnology,Chengdu610036,China)Abstract:ThispaperintroducefourmodesofoperationandusualapplicationforDCelectronicload.AnditismorediscussedusingDCelectronicloadtocalibrateDCpowersupply,andCalibrationmethodsandsomenoticesaregiven.Keywords:Electronicload；DCpowersupply；Calibration1引言在直流電源的校準(zhǔn)中，使用直流電子負載替代笨重而不便于調(diào)節(jié)的“繞線式”變阻器，將會顯著的提高工作效率。本文以chroma公司生產(chǎn)的6312型直流電子負載為例，首先簡要介紹了直流電子負載的四種工作模式和應(yīng)用，直流電源校準(zhǔn)中的應(yīng)用。2直流電子負載的工作模式［1］及應(yīng)用［2］而后著重論述了其在直流電子負載具有恒流、恒壓、恒阻、恒功率、動態(tài)等工作模式；可用于蓄電池、不間斷電源(UPS)、充電器及AC/DC變換器、互感器、整流器、變壓器及電感、電容等元件的測試。以下是直流電子負載常具有的四種工作模式。恒流模式(ConstantCurrentMode)該模式下，在額定輸入電壓及額定功率范圍內(nèi)，無論輸入電壓如何變化，設(shè)定的恒流值始終不變。如圖1所示。圖1恒流工作模式U恒流模式可用來做直流穩(wěn)壓電源及直流變換器的老化試驗及測試它們的負載效應(yīng)，還可測試電池的放電特性、二次電池的充電特性等。恒壓模式(ConstantVoltageMode)該模式下，在額定輸入電壓及額定功率范圍內(nèi)，無論輸入電流如何變化，設(shè)定的恒壓值始終不變。如圖2所示。設(shè)定的恒壓值圖2恒壓工作模式恒壓模式下，電子負載吸收被測件的電流，而被測件的輸出電壓不變；利用電子負載的這個特性，可測試恒流源、電池、電池充電器等設(shè)備的性能。恒阻模式(ConstantResistanceMode)此模式下，在額定輸入電壓及額定功率范圍內(nèi)，電子負載模擬純電阻負載，其輸入的電壓與吸收的電流呈線性關(guān)系。如圖3所示。設(shè)定的恒阻值設(shè)定的恒阻值U圖設(shè)定的恒阻值設(shè)定的恒阻值U圖3恒阻工作模式恒阻模式可用來測試電壓源、電流源的啟動與限流特性。動態(tài)模式(DynamicMode)動態(tài)模式下，兩路負載電流IA與IB按照設(shè)定值、持續(xù)時間及上升率、下降率，呈周期性變化。如圖4所示。

動態(tài)模式可用來測試直流穩(wěn)壓電源或直流變換器的負載瞬態(tài)響應(yīng)。3直流電子負載在直流電源校準(zhǔn)中的應(yīng)用直流穩(wěn)壓電源的通常校準(zhǔn)指標(biāo)有：源效應(yīng)、負載效應(yīng)、紋波電壓、電壓及電流表的示值誤差；而用于通信產(chǎn)品測試的直流電源，其負載瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)的校準(zhǔn)也很重要。3.1源效應(yīng)的校準(zhǔn)[3]按圖5所示接線。開啟直流電子負載，設(shè)置為恒流工作模式，使設(shè)定的恒流數(shù)值等于電源的額定電流值；開啟穩(wěn)壓電源，使其輸出為額定電壓，電流旋鈕旋至最大電流位置；加載（按下電子負載前面板的Load按鍵），由數(shù)字表讀取電源輸出電壓值：調(diào)壓器調(diào)至220V，讀值，記為U0；調(diào)壓器調(diào)至242V，讀值，記為U1；調(diào)壓器調(diào)至198V，讀值，記為U2。由下式計算源效應(yīng)：

AU=max（（牛氣）,（U-U）｝2 0或S=AUX100%VU（1）3.2負載效應(yīng)的校準(zhǔn)0如圖5所示。電子負載仍設(shè)為恒流模式，使電源輸出額定電壓。設(shè)定電子負載的恒流值為額定電流值，加載后，讀取電源的滿載電壓值，記為U；m設(shè)定電子負載的恒流值為零，或斷開電子負載輸入，讀取電源的空載電壓值，記為U；n由下式計算負載效應(yīng)：國=|U-U國=|U-U|或3.3紋波電壓的校準(zhǔn)（2）S=——nX100%LUn如圖5所示，使電源滿載工作。將數(shù)字多用表切換至交流電壓檔，所讀數(shù)值即為紋波電壓有效值，如需讀取峰-峰值，可將數(shù)字多用表換接為示波器或峰值電壓表。在校準(zhǔn)紋波電壓時，考慮到直流電子負載為有源負載，可能會對校準(zhǔn)結(jié)果造成影響；因此在使用電子負載校準(zhǔn)某型電源的紋波之前，可先做一對比驗證。某型線性直流穩(wěn)壓電源（32V，10A）分別帶不同負載，其校準(zhǔn)結(jié)果如表一所示。表一兩種負載下的紋波負載形式紋波電壓直流電子負載0.56mVrms純電阻負載0.54mVrms由比較結(jié)果看出：6312型直流電子負載對校準(zhǔn)結(jié)果（紋波電壓）的影響可以忽略不計。3.4電壓及電流示值誤差的校準(zhǔn)在電壓示值校準(zhǔn)中，可由數(shù)字表讀值；也可在其空載情況下，直接由電子負載讀值。而電流的校準(zhǔn)，是通過調(diào)節(jié)電子負載的恒流旋鈕，使電源電流輸出至校準(zhǔn)點，由電子負載直接讀值。3.5負載瞬態(tài)響應(yīng)的校準(zhǔn)3.5.1負載瞬態(tài)響應(yīng)的定義[4]當(dāng)穩(wěn)壓電源的負載電流發(fā)生階躍性快變時，其輸出電壓必然有一個波動，而其從波動峰值恢復(fù)到允許誤差帶（U-^U，U+AU）內(nèi)需要一個時間^t，如圖6所示。

I10A1A奇1圖6負載瞬態(tài)響應(yīng)示意圖U+AI10A1A奇1圖6負載瞬態(tài)響應(yīng)示意圖U+AUU-AU由圖5可看出，可用三個參數(shù)做為負載瞬態(tài)響應(yīng)的考核指標(biāo)：1） 允許誤差帶：允許偏離輸出電壓的誤差范圍，用（U+AU,U-AU）表示；2） 恢復(fù)時間：從階躍開始，輸出電壓恢復(fù)到允許誤差帶的時間，用△《表示；若輸出電壓多次振蕩反復(fù)超過允許誤差帶，以最終進入允許誤差帶的時間為準(zhǔn)；3） 波動峰值：輸出電壓波動的最大幅值，包括正峰值和負峰值。3.5.2負載瞬態(tài)響應(yīng)的校準(zhǔn)方法下面以某型直流電源為例，說明負載瞬態(tài)響應(yīng)的校準(zhǔn)方法，按圖7所示接線。0OV022直流穩(wěn)壓電源0OV022直流穩(wěn)壓電源標(biāo)準(zhǔn)電阻直流電子載CH1示波器CH2圖7負載瞬態(tài)響應(yīng)測試接線圖1） 直流穩(wěn)壓電源與直流電子負載之間串接標(biāo)準(zhǔn)電阻，通過測量標(biāo)準(zhǔn)電阻兩端電壓來測量電流。2） 示波器帶寬至少為20MHz，兩通道輸入阻抗均設(shè)為1MQ，耦合方式為DC。CH2通道接電源輸出端；CH1通道接標(biāo)準(zhǔn)電阻的電壓端。3）直流電子負載設(shè)為動態(tài)工作模式，設(shè)置負載的上升率（riseslewrate）及下降率（fallslewrate），使階躍電流的上升及下降時間至少比直流電源的恢復(fù)時間快10倍（即T^lOAt）,而電流持續(xù)時間應(yīng)大于5At：4]直流電子負載在動態(tài)模式下工作，其參數(shù)設(shè)置如下1） 設(shè)置高電流為10A,低電流為1A；2） 每周期高電流保持時間為5ms，低電流為100ms；3） 上升率及下降率均設(shè)為2.5A/^s校準(zhǔn)結(jié)果如表二所示。表二某型電源負載瞬態(tài)響應(yīng)的校準(zhǔn)結(jié)果允許誤差帶恢復(fù)時間正波動峰值負波動峰值9.80V?10.20V40四s10.41V9.47V圖8是負載電流發(fā)生階躍快變后，電流及電壓的實測波形圖°C2為電流波形，C1為電壓波形。圖8負載瞬態(tài)響應(yīng)實測圖圖9是電流由低至高階躍瞬間，電流及電壓波動的細節(jié)。由圖可見，電流突增瞬間，電壓突降，并產(chǎn)生衰減振蕩。C1電壓波形 ■ C2電流波形圖9瞬態(tài)響應(yīng)細節(jié)3.6校準(zhǔn)中注意事項1） 在負載效應(yīng)的校準(zhǔn)中，若由電子負載讀取輸出電壓值，為避免導(dǎo)線上產(chǎn)生壓降，應(yīng)將電子負載的檢測端（Vsens）接至穩(wěn)壓電源的輸出端。2） 使用電子負載校準(zhǔn)電壓及電流示值誤差之前，要確定直流電子負載的回讀誤差不大于被檢表（直流電源本身的電壓電流表）誤差極限的1/3?1/5[5]3） 直流電子負載的正負輸入端不能接反，確定輸入電壓小于電子負載的額定電壓值;4） 電子負載吸收的功率應(yīng)小于額定功率值，即P=UIW額定功率。例如額定功率為300W的直流電子負載，如果恒流值I設(shè)為10A，那么輸入電壓需小于30V，即要求P=UIW300W.而在實際的校準(zhǔn)中，盡管U、I之積小于額定功率，但是在加載的一瞬間，直流電源可能會產(chǎn)生較大的“過沖”電流，致使當(dāng)前輸入的功率超過額定值，電子負載自動保護。4結(jié)束語隨著社會的發(fā)展、科技的進步，更多價格低廉、性能卓越的直流電子負載投入使用，這不但提高了工作效率，也滿足了更多的校準(zhǔn)及測試需求。而由直流電子負載組成的直流電源自動校準(zhǔn)系統(tǒng)也是發(fā)展的必然趨勢，無論是產(chǎn)品的出廠檢驗還是周期校準(zhǔn)都將產(chǎn)生更大的經(jīng)濟效益。參考文獻：[□ProgrammableDCElectronicLoad6310SeriesOperation&ProgrammingManual[