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多功能电子负载在电子设备测试中的应用

发布时间:2018-11-29

在电子技术应用领域, 经常要对开关电源、线性电源、UPS 电源、变压器、整流器、电池、充电器等电子设备进行测试, 传统的测试方法中一般都采用电阻、滑线变阻器、电阻箱等充当测试负载, 但这些负载不能满足我们对负载多方面的要求, 如:恒定电流的负载;带输出接口的负载;随意调节的负载、恒功率的负载、动态负载;多输出端口的负载等。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。

电子负载

一、电子负载

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cos 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。

二、电子负载器的用途

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  恒定电流方式。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 %

2 .2  恒定电阻方式。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  恒定电压方式。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  动态负载。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  峰值系数负载。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  功率因素负载。大多数交流负载呈感性或容性, 功率因素

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cos 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cos 从0 到±1 的不同状态负载型式。

2 .7  负载短路。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。


三、电子负载的应用

3 .1  电池充电器的测试。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  电池放电测试。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  电池充电测试。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。

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