电子负载的原理与应用

电子负载的原理与应用

在电子技术的广泛应用中，我们通常需要测试电源、线性电源、电源、变压器、流量控制器、电池、电池和其他电子设备。在传统的测量方法中，电阻器、滑丝阻器和电阻箱被用作测试负载，但这些负荷不能满足我们对负载的许多要求。例如，定义电流负载。带输出接口的负荷；任意调整负荷、平衡功率负荷和动态负荷；多输出端口的负荷等。现在有一种新型多功能的电子负载,可据实际应用中对负载特性的要求进行设置,满足了我们对负载的各种要求,解决了开发研制测试中的困难。1模拟系统中负载的要求电子负载即电子负荷。凡是能够消耗能量的器件,可以广泛地称为负载。电子负载能消耗电能,使之转化成热能或其它形式的能。静态的电子负载可以是电阻性(如功率电阻、滑线变阻器等)、电感性、电容性。但实际应用中,负载形式就较为复杂,如动态负载,消耗功率是时间函数,或电流、电压是动态的,也可能是恒定电流、恒定电阻、恒定电压,不同峰值系数(交流情况下),不同功率因数cosϕ或瞬时短路等。模拟电子负载器就是在实际应用中负载比较复杂的情况下而设计生产的测试设备。它能替代传统的负载,如电阻箱、滑线变阻器、电阻线、电感、电容等。尤其对吸收恒定电流或以恒定电压吸收电流,或电压电流都要在设定范围突变等传统方法不能解决的领域里,更能显示出优越性能。直流电子负载可以具备恒定电流、恒定电阻、恒定电压、动态负载及短路负载等工作方式。交流电子负载可以模拟恒定电流、恒定电阻、不同峰值系数、不同功率因素及短路负载等。2主要元件输出特性测试电子负载器的根本用途是对输出电能的设备或转换装置,如发电机、AC/DC、DC/DC变换器、不间断电源(ups)、干电池、蓄电池、变压器、充电器、互感器、整流器及电容、电感等部件的输出特性进行可靠、全面的测试。2.1电压源及ac/dc、dc/dc变换器的负载调整率测试此种状态下的电子负载,不论输入电压如何波动,负载只吸收恒定的电流(可由人工自行设定)。此方式可用于测试电压源及AC/DC、DC/DC变换器的负载调整率。负载调整率是电源在负载变动情况下提供稳定的输出电压的能力,是电源输出电压偏差率的百分比,并以下列公式来计算:%负载调整率=V0(max)-V0(min)V0(normal)×100%=V0(max)−V0(min)V0(normal)×100%2.2固定电压法此种状态下,负载如纯电阻,吸收与电压成线性正比的电流。此方式适用于测试电压源,电流源的启动与限流特性。2.3电压平衡此状态下负载器吸收电流,以使电压保持恒定。此方式用于测试电流源,可模拟电池的端电压,也可用于测试电池充电器的性能。2.4电源及其它采用的回路响应特性动态负载是指周期性的不同的两种负载的交替切换。该方式可测试电源及其它转换器的整体回路响应。实际应用中,大多数负载都是变动的,如微机软驱工作与不工作,使AC/DC的输出经常性的发生突变。2.5不失真情况下输出载荷电流峰值系数是指波形的峰值与有效值(rms)的比率,常用来说明交流电源在不失真情况下输出峰值负载电流的能力。大部分的电源输入回路都包括一个整流器二级管和电容滤波器,因而会产生一个脉动的交流。电子负载主要目的是模拟电流波形。2.6电流与电压相位差p.f大多数交流负载呈感性或容性,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纯电阻性负载的P.F.=1。负载由纯感性到纯阻性再到纯电容性,电流与电压相位差从-90°到0°再到+90°,功率因素cosϕ则由0到1再到0。交流电子负载能够模拟电感、电容或其它的功率因素cosϕ从0到±1的不同状态负载型式。2.7电源保护一般的AC或DC电源供应器输出端要求输出阻抗低。当输出短路时,电源应有相应的保护措施,如限制输出电流等,以防止电源烧毁。电子负载器的短路负载就是模拟输出短路状况,不再需外加短路继电器,只通过一个功能按键便可实现。3电子负载应用3.1电池电池组充电性能测试可充电电池放电后需用充电器来充电,一个良好的充电器需提供稳定的电流来充电,并且充足电时能自动停止充电,符合以上特性的充电器才能确保最长的电池寿命。电子负载可以模拟镍镉或镍氢等电池的电压及负载形式,对充电器的充电性能进行测试。在充电的过程中,当电池的端电压开始下降时,电池充电器应立即停止充电,对电池的过充会造成电池永久性的损坏。当测试电池充电器时,可以使用真实的二次电池测试。然而这种方法需要非常冗长的过程,以测试的观点而言,是不符合实际而且不合经济效益的。当使用电子负载时,可以设定为定电压的工作模式,并且设定需要的端电压。举例来说:测试1.2V的二次电池可以设定端电压从1.0V、1.2V、1.44V来测试电池充电器的电流调整率,然后设定为1.40V来测试电池充电器是否会停止充电(注:实际充电电池的输出电压可能不是1.2V,而是3.6V、4.8V、9.6V或其它1.2V的倍数)。3.2负载恒定电流模式无论一次或二次(可充电)电池,均可视为一个电压源,其储存能量单位为mAH或AH。在电子负载恒定电流模式下,可测试电池的放电特性,使电池一直以某一恒定电流放完电,而不论其电压如何降低。另外,可使用计算机通过RS-232接口监视电池的电压及电流。电子负载在程序设定下的恒定吸收功率(V·I)使电池放电,此时,电子负载吸收电流随负载电压的降低自动增加,反之亦然。3.3定电流输出的直流电源对充电的控制电子负载也可以用来测试二次电池的充电特性。一般含定电压/定电流输出的直流电源可用来对二次电池充电,或使用没有稳压限流的直流电源与直流电子负载串联作为电流源对电池充电,此时,充电电流是由电子负载定电流模式下的设定电流值所控制。4负载社会计算机接口台湾某电子公司推出的电子负载利用大功率器件吸收电源提供的电流,转换为热能,从而达到模拟负载的目的。面板有电压、电流、指示,为方便与计算机联接,负载机箱后部配备有GPIB接口和RS-232接口,计算机可以通过这些接口方便地读入和读出电压/电流值,还可以通过计算机软件来设定电压/电流的值。这些性能使得自动化测试系统更加完善。4.13半电压/电流表系sdrs3110系列直流电子负载具有以下特性:定电流、定电阻、定电压、动态、短路模式;每个负载具备四位半电压/电流表;每个负载有开关前状态记录;机框上的五组存储/呼叫记忆以及过电压、电流、功率、温度保护等。主要应用于:电压/电流源测试;定电压模式供限流测试及模拟电池、充电器和自动化测试系统等方面。4.23ac/dc测试3230交流电子负载具有以下特点:定电流、定电阻、峰值电流模式;双四位半电压/电流表;可预先设置负载电流以及过电压、电流、功率及温度保护等。主要应用于:AC/DC、DC/DC、DC/AC测试,用来测试AC/DC