電子負載的原理與應用

電子負載的原理與應用

在電子技術的廣泛應用中，我們通常需要測試電源、線性電源、電源、變壓器、流量控制器、電池、電池和其他電子設備。在傳統(tǒng)的測量方法中，電阻器、滑絲阻器和電阻箱被用作測試負載，但這些負荷不能滿足我們對負載的許多要求。例如，定義電流負載。帶輸出接口的負荷；任意調整負荷、平衡功率負荷和動態(tài)負荷；多輸出端口的負荷等。現(xiàn)在有一種新型多功能的電子負載,可據(jù)實際應用中對負載特性的要求進行設置,滿足了我們對負載的各種要求,解決了開發(fā)研制測試中的困難。1模擬系統(tǒng)中負載的要求電子負載即電子負荷。凡是能夠消耗能量的器件,可以廣泛地稱為負載。電子負載能消耗電能,使之轉化成熱能或其它形式的能。靜態(tài)的電子負載可以是電阻性(如功率電阻、滑線變阻器等)、電感性、電容性。但實際應用中,負載形式就較為復雜,如動態(tài)負載,消耗功率是時間函數(shù),或電流、電壓是動態(tài)的,也可能是恒定電流、恒定電阻、恒定電壓,不同峰值系數(shù)(交流情況下),不同功率因數(shù)cos?或瞬時短路等。模擬電子負載器就是在實際應用中負載比較復雜的情況下而設計生產的測試設備。它能替代傳統(tǒng)的負載,如電阻箱、滑線變阻器、電阻線、電感、電容等。尤其對吸收恒定電流或以恒定電壓吸收電流,或電壓電流都要在設定范圍突變等傳統(tǒng)方法不能解決的領域里,更能顯示出優(yōu)越性能。直流電子負載可以具備恒定電流、恒定電阻、恒定電壓、動態(tài)負載及短路負載等工作方式。交流電子負載可以模擬恒定電流、恒定電阻、不同峰值系數(shù)、不同功率因素及短路負載等。2主要元件輸出特性測試電子負載器的根本用途是對輸出電能的設備或轉換裝置,如發(fā)電機、AC/DC、DC/DC變換器、不間斷電源(ups)、干電池、蓄電池、變壓器、充電器、互感器、整流器及電容、電感等部件的輸出特性進行可靠、全面的測試。2.1電壓源及ac/dc、dc/dc變換器的負載調整率測試此種狀態(tài)下的電子負載,不論輸入電壓如何波動,負載只吸收恒定的電流(可由人工自行設定)。此方式可用于測試電壓源及AC/DC、DC/DC變換器的負載調整率。負載調整率是電源在負載變動情況下提供穩(wěn)定的輸出電壓的能力,是電源輸出電壓偏差率的百分比,并以下列公式來計算:%負載調整率=V0(max)-V0(min)V0(normal)×100%=V0(max)?V0(min)V0(normal)×100%2.2固定電壓法此種狀態(tài)下,負載如純電阻,吸收與電壓成線性正比的電流。此方式適用于測試電壓源,電流源的啟動與限流特性。2.3電壓平衡此狀態(tài)下負載器吸收電流,以使電壓保持恒定。此方式用于測試電流源,可模擬電池的端電壓,也可用于測試電池充電器的性能。2.4電源及其它采用的回路響應特性動態(tài)負載是指周期性的不同的兩種負載的交替切換。該方式可測試電源及其它轉換器的整體回路響應。實際應用中,大多數(shù)負載都是變動的,如微機軟驅工作與不工作,使AC/DC的輸出經常性的發(fā)生突變。2.5不失真情況下輸出載荷電流峰值系數(shù)是指波形的峰值與有效值(rms)的比率,常用來說明交流電源在不失真情況下輸出峰值負載電流的能力。大部分的電源輸入回路都包括一個整流器二級管和電容濾波器,因而會產生一個脈動的交流。電子負載主要目的是模擬電流波形。2.6電流與電壓相位差p.f大多數(shù)交流負載呈感性或容性,功率因素Ρ.F.=ΡavVrms×ArmsP.F.=PavVrms×Arms其中:Vrms=√1Τ∫Τ0V2idt≌√1nn∑i=1V2iArms=√1Τ∫Τ0A2idt≌√1nn∑i=1A2iΡav=1Τ∫Τ0Vi×Aidt≌1nn∑j=1Vi×AiVrms=1T∫T0V2idt?????????√≌1n∑i=1nV2i???????√Arms=1T∫T0A2idt?????????√≌1n∑i=1nA2i???????√Pav=1T∫T0Vi×Aidt≌1n∑j=1nVi×Ai純電阻性負載的P.F.=1。負載由純感性到純阻性再到純電容性,電流與電壓相位差從-90°到0°再到+90°,功率因素cos?則由0到1再到0。交流電子負載能夠模擬電感、電容或其它的功率因素cos?從0到±1的不同狀態(tài)負載型式。2.7電源保護一般的AC或DC電源供應器輸出端要求輸出阻抗低。當輸出短路時,電源應有相應的保護措施,如限制輸出電流等,以防止電源燒毀。電子負載器的短路負載就是模擬輸出短路狀況,不再需外加短路繼電器,只通過一個功能按鍵便可實現(xiàn)。3電子負載應用3.1電池電池組充電性能測試可充電電池放電后需用充電器來充電,一個良好的充電器需提供穩(wěn)定的電流來充電,并且充足電時能自動停止充電,符合以上特性的充電器才能確保最長的電池壽命。電子負載可以模擬鎳鎘或鎳氫等電池的電壓及負載形式,對充電器的充電性能進行測試。在充電的過程中,當電池的端電壓開始下降時,電池充電器應立即停止充電,對電池的過充會造成電池永久性的損壞。當測試電池充電器時,可以使用真實的二次電池測試。然而這種方法需要非常冗長的過程,以測試的觀點而言,是不符合實際而且不合經濟效益的。當使用電子負載時,可以設定為定電壓的工作模式,并且設定需要的端電壓。舉例來說:測試1.2V的二次電池可以設定端電壓從1.0V、1.2V、1.44V來測試電池充電器的電流調整率,然后設定為1.40V來測試電池充電器是否會停止充電(注:實際充電電池的輸出電壓可能不是1.2V,而是3.6V、4.8V、9.6V或其它1.2V的倍數(shù))。3.2負載恒定電流模式無論一次或二次(可充電)電池,均可視為一個電壓源,其儲存能量單位為mAH或AH。在電子負載恒定電流模式下,可測試電池的放電特性,使電池一直以某一恒定電流放完電,而不論其電壓如何降低。另外,可使用計算機通過RS-232接口監(jiān)視電池的電壓及電流。電子負載在程序設定下的恒定吸收功率(V·I)使電池放電,此時,電子負載吸收電流隨負載電壓的降低自動增加,反之亦然。3.3定電流輸出的直流電源對充電的控制電子負載也可以用來測試二次電池的充電特性。一般含定電壓/定電流輸出的直流電源可用來對二次電池充電,或使用沒有穩(wěn)壓限流的直流電源與直流電子負載串聯(lián)作為電流源對電池充電,此時,充電電流是由電子負載定電流模式下的設定電流值所控制。4負載社會計算機接口臺灣某電子公司推出的電子負載利用大功率器件吸收電源提供的電流,轉換為熱能,從而達到模擬負載的目的。面板有電壓、電流、指示,為方便與計算機聯(lián)接,負載機箱后部配備有GPIB接口和RS-232接口,計算機可以通過這些接口方便地讀入和讀出電壓/電流值,還可以通過計算機軟件來設定電壓/電流的值。這些性能使得自動化測試系統(tǒng)更加完善。4.13半電壓/電流表系sdrs3110系列直流電子負載具有以下特性:定電流、定電阻、定電壓、動態(tài)、短路模式;每個負載具備四位半電壓/電流表;每個負載有開關前狀態(tài)記錄;機框上的五組存儲/呼叫記憶以及過電壓、電流、功率、溫度保護等。主要應用于:電壓/電流源測試;定電壓模式供限流測試及模擬電池、充電器和自動化測試系統(tǒng)等方面。4.23ac/dc測試3230交流電子負載具有以下特點:定電流、定電阻、峰值電流模式;雙四位半電壓/電流表;可預先設置負載電流以及過電壓、電流、功率及溫度保護等。主要應用于:AC/DC、DC/DC、DC/AC測試,用來測試AC/DC