電子負(fù)載的原理與應(yīng)用

電子負(fù)載的原理與應(yīng)用

在電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用中，我們通常需要測(cè)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(shè)備。在傳統(tǒng)的測(cè)量方法中，電阻器、滑絲阻器和電阻箱被用作測(cè)試負(fù)載，但這些負(fù)荷不能滿足我們對(duì)負(fù)載的許多要求。例如，定義電流負(fù)載。帶輸出接口的負(fù)荷；任意調(diào)整負(fù)荷、平衡功率負(fù)荷和動(dòng)態(tài)負(fù)荷；多輸出端口的負(fù)荷等?，F(xiàn)在有一種新型多功能的電子負(fù)載,可據(jù)實(shí)際應(yīng)用中對(duì)負(fù)載特性的要求進(jìn)行設(shè)置,滿足了我們對(duì)負(fù)載的各種要求,解決了開發(fā)研制測(cè)試中的困難。1模擬系統(tǒng)中負(fù)載的要求電子負(fù)載即電子負(fù)荷。凡是能夠消耗能量的器件,可以廣泛地稱為負(fù)載。電子負(fù)載能消耗電能,使之轉(zhuǎn)化成熱能或其它形式的能。靜態(tài)的電子負(fù)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(shí)際應(yīng)用中,負(fù)載形式就較為復(fù)雜,如動(dòng)態(tài)負(fù)載,消耗功率是時(shí)間函數(shù),或電流、電壓是動(dòng)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(shí)短路等。模擬電子負(fù)載器就是在實(shí)際應(yīng)用中負(fù)載比較復(fù)雜的情況下而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的測(cè)試設(shè)備。它能替代傳統(tǒng)的負(fù)載,如電阻箱、滑線變阻器、電阻線、電感、電容等。尤其對(duì)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(shè)定范圍突變等傳統(tǒng)方法不能解決的領(lǐng)域里,更能顯示出優(yōu)越性能。直流電子負(fù)載可以具備恒定電流、恒定電阻、恒定電壓、動(dòng)態(tài)負(fù)載及短路負(fù)載等工作方式。交流電子負(fù)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(fù)載等。2主要元件輸出特性測(cè)試電子負(fù)載器的根本用途是對(duì)輸出電能的設(shè)備或轉(zhuǎn)換裝置,如發(fā)電機(jī)、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(jìn)行可靠、全面的測(cè)試。2.1電壓源及ac/dc、dc/dc變換器的負(fù)載調(diào)整率測(cè)試此種狀態(tài)下的電子負(fù)載,不論輸入電壓如何波動(dòng),負(fù)載只吸收恒定的電流(可由人工自行設(shè)定)。此方式可用于測(cè)試電壓源及AC/DC、DC/DC變換器的負(fù)載調(diào)整率。負(fù)載調(diào)整率是電源在負(fù)載變動(dòng)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(jì)算:%負(fù)載調(diào)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(fù)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(cè)試電壓源,電流源的啟動(dòng)與限流特性。2.3電壓平衡此狀態(tài)下負(fù)載器吸收電流,以使電壓保持恒定。此方式用于測(cè)試電流源,可模擬電池的端電壓,也可用于測(cè)試電池充電器的性能。2.4電源及其它采用的回路響應(yīng)特性動(dòng)態(tài)負(fù)載是指周期性的不同的兩種負(fù)載的交替切換。該方式可測(cè)試電源及其它轉(zhuǎn)換器的整體回路響應(yīng)。實(shí)際應(yīng)用中,大多數(shù)負(fù)載都是變動(dòng)的,如微機(jī)軟驅(qū)工作與不工作,使AC/DC的輸出經(jīng)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(fù)載電流的能力。大部分的電源輸入回路都包括一個(gè)整流器二級(jí)管和電容濾波器,因而會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈動(dòng)的交流。電子負(fù)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(fù)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(fù)載的P.F.=1。負(fù)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(fù)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(fù)載型式。2.7電源保護(hù)一般的AC或DC電源供應(yīng)器輸出端要求輸出阻抗低。當(dāng)輸出短路時(shí),電源應(yīng)有相應(yīng)的保護(hù)措施,如限制輸出電流等,以防止電源燒毀。電子負(fù)載器的短路負(fù)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(gè)功能按鍵便可實(shí)現(xiàn)。3電子負(fù)載應(yīng)用3.1電池電池組充電性能測(cè)試可充電電池放電后需用充電器來充電,一個(gè)良好的充電器需提供穩(wěn)定的電流來充電,并且充足電時(shí)能自動(dòng)停止充電,符合以上特性的充電器才能確保最長(zhǎng)的電池壽命。電子負(fù)載可以模擬鎳鎘或鎳氫等電池的電壓及負(fù)載形式,對(duì)充電器的充電性能進(jìn)行測(cè)試。在充電的過程中,當(dāng)電池的端電壓開始下降時(shí),電池充電器應(yīng)立即停止充電,對(duì)電池的過充會(huì)造成電池永久性的損壞。當(dāng)測(cè)試電池充電器時(shí),可以使用真實(shí)的二次電池測(cè)試。然而這種方法需要非常冗長(zhǎng)的過程,以測(cè)試的觀點(diǎn)而言,是不符合實(shí)際而且不合經(jīng)濟(jì)效益的。當(dāng)使用電子負(fù)載時(shí),可以設(shè)定為定電壓的工作模式,并且設(shè)定需要的端電壓。舉例來說:測(cè)試1.2V的二次電池可以設(shè)定端電壓從1.0V、1.2V、1.44V來測(cè)試電池充電器的電流調(diào)整率,然后設(shè)定為1.40V來測(cè)試電池充電器是否會(huì)停止充電(注:實(shí)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(fù)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(gè)電壓源,其儲(chǔ)存能量單位為mAH或AH。在電子負(fù)載恒定電流模式下,可測(cè)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(jì)算機(jī)通過RS-232接口監(jiān)視電池的電壓及電流。電子負(fù)載在程序設(shè)定下的恒定吸收功率(V·I)使電池放電,此時(shí),電子負(fù)載吸收電流隨負(fù)載電壓的降低自動(dòng)增加,反之亦然。3.3定電流輸出的直流電源對(duì)充電的控制電子負(fù)載也可以用來測(cè)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(duì)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(fù)載串聯(lián)作為電流源對(duì)電池充電,此時(shí),充電電流是由電子負(fù)載定電流模式下的設(shè)定電流值所控制。4負(fù)載社會(huì)計(jì)算機(jī)接口臺(tái)灣某電子公司推出的電子負(fù)載利用大功率器件吸收電源提供的電流,轉(zhuǎn)換為熱能,從而達(dá)到模擬負(fù)載的目的。面板有電壓、電流、指示,為方便與計(jì)算機(jī)聯(lián)接,負(fù)載機(jī)箱后部配備有GPIB接口和RS-232接口,計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)軟件來設(shè)定電壓/電流的值。這些性能使得自動(dòng)化測(cè)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(fù)載具有以下特性:定電流、定電阻、定電壓、動(dòng)態(tài)、短路模式;每個(gè)負(fù)載具備四位半電壓/電流表;每個(gè)負(fù)載有開關(guān)前狀態(tài)記錄;機(jī)框上的五組存儲(chǔ)/呼叫記憶以及過電壓、電流、功率、溫度保護(hù)等。主要應(yīng)用于:電壓/電流源測(cè)試;定電壓模式供限流測(cè)試及模擬電池、充電器和自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)等方面。4.23ac/dc測(cè)試3230交流電子負(fù)載具有以下特點(diǎn):定電流、定電阻、峰值電流模式;雙四位半電壓/電流表;可預(yù)先設(shè)置負(fù)載電流以及過電壓、電流、功率及溫度保護(hù)等。主要應(yīng)用于:AC/DC、DC/DC、DC/AC測(cè)試,用來測(cè)試AC/DC