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可編程直流電子負(fù)載原理

更新日期: 2017-11-11
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  可編程直流電子負(fù)載的基本工作模式(CC/CV)是電子負(fù)載在電源產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)中扮演著很重要的角色,然而直到現(xiàn)在它似乎仍然披著神秘的面紗。下面的例子可以讓你對(duì)電子負(fù)載有個(gè)初步的了解;1.電子負(fù)載的恒流控制(中文名稱:定電流模式; 英文名稱:CC-Constant Currentmode)。。電路的核心實(shí)質(zhì)是一個(gè)電流取樣負(fù)反饋控制環(huán)路,晶體管Q1(2N3055)在這里既作為電流的控制器">控制器件同時(shí)也作為被測(cè)電源的負(fù)載。晶體管Q2(BC337)是Q1的推動(dòng)管;電阻R1是電流-電壓轉(zhuǎn)換元件(I/Vconverter),落在R1上的電壓降通過(guò)電壓比較器IC1與基準(zhǔn)源(Verf)比較,控制Q2,Q1的導(dǎo)通與截止,從而達(dá)到保持電流恒定的目的。2.電子負(fù)載的恒電壓控制(中文名稱:定電壓模式; 英文名稱:CV-Constant Voltage mode)。電路原理見下圖;恒電壓模式的電路原理與電流控制基本相同。
 
模擬真實(shí)環(huán)境中的可編程直流電子負(fù)載
 
  可編程電源-電子負(fù)載可以模擬真實(shí)環(huán)境中的負(fù)載(用電器),一般對(duì)電源要求比較嚴(yán)格的廠家都會(huì)用電子負(fù)載來(lái)檢測(cè)電源的好壞。它有好多功能,可以調(diào)節(jié)負(fù)載大小,以及短路,過(guò)流,動(dòng)態(tài)等等,應(yīng)該說(shuō)所有的電源廠家都會(huì)有用,而且也必須有。
 
可編程直漢電子負(fù)載的原理
 
  電子負(fù)載可以模擬真實(shí)環(huán)境中的負(fù)載(用電器)。它有恒流、恒阻、恒壓和恒功率功能,以及短路,過(guò)流,動(dòng)態(tài)等等,應(yīng)該說(shuō)所有的電源廠家都會(huì)有用,而且也必須有。電子負(fù)載分為直流電子負(fù)載和交流電子負(fù)載,由于電子負(fù)載的應(yīng)用面問(wèn)題,本文主要介紹直流電子負(fù)載。
 
  市面常見的直流電子負(fù)載有幾家:美國(guó)的安捷倫,中國(guó)臺(tái)灣的CHROMA和博計(jì)還有國(guó)產(chǎn)的具有軍工背景的*艾諾和費(fèi)思泰克。電子負(fù)載一般分為單體電子負(fù)載和多體電子負(fù)載,單體電子負(fù)載勝于操作方便,功能不多,體積不大,但是整體性能上低于多體電子負(fù)載。我們就以具有代表性的多體電子負(fù)載為例來(lái)說(shuō)明,選取了各個(gè)廠商的代表性產(chǎn)品:安捷倫N3300A系列,CHROMA63100系列,博計(jì)3310D系列和費(fèi)思泰克FT6600A系列為例針對(duì)電子負(fù)載的選型加以說(shuō)明。
 
可編程電源-電子負(fù)載基本選擇
 
1.電壓,電流和功率的選擇
 
  根據(jù)被測(cè)設(shè)備的輸出特性來(lái)選擇電子負(fù)載:電壓,電流,功率和測(cè)試需求度。電子負(fù)載的模組在測(cè)試時(shí)只能夠單獨(dú)工作或者并聯(lián)操作,串聯(lián)對(duì)于模組來(lái)說(shuō)是很危險(xiǎn)的。所以的狀態(tài)是所有要求均在單模組的量程范圍內(nèi),其次是通過(guò)多模組并聯(lián)能夠?qū)崿F(xiàn)的選型。也就是說(shuō),所選模組的電壓時(shí)一定要符合測(cè)試要求。單個(gè)模組或者滿裝機(jī)框時(shí)(安捷倫、費(fèi)思泰克6模組,CHROMA、博計(jì)4個(gè))的電流和功率總和要滿足測(cè)試要求。
 
2.度和分辨率的選擇
 
  度和分辨率是電子負(fù)載的一個(gè)重要的參數(shù)指標(biāo)。
 
  電子負(fù)載的度不同表示方法的意義。
 
  1%+2d 1%的測(cè)量值+zui小顯示值的2倍
 
  1%+2%FS: 1%的測(cè)量值+1%的滿量程
 
  1%OF: 1%的(滿量程+測(cè)量值)
 
  比如費(fèi)思泰克電子負(fù)載60V60A300W的恒流度是0.1%+5mA,博計(jì)同樣的模組是0.2%OF,換算以后就是0.2%+120mA,所以不要只看標(biāo)稱度,要換算以后才能對(duì)比那個(gè)度更高一些。
 
  分辨率:是儀器能夠反映外部變化的zui小外部變化量。比如,CHROMA電子負(fù)載的分辨率是0.25mA,費(fèi)思泰克電子負(fù)載的分辨率是0.1mA,
 
可編程電源-電子負(fù)載功能選擇
 
1.基本功能選擇
 
  市面上的電子負(fù)載均有基本的四項(xiàng)功能:恒流、恒壓、恒阻和恒功率(安捷倫沒(méi)有恒功率)。在功能基本相同,度相差不大的情況下,怎么判斷是否符合要求呢?CHROMA和博計(jì)的電子負(fù)載只有一套工作電路,就是恒流功能。其他功能是根據(jù)歐姆定律計(jì)算出來(lái),雖然標(biāo)稱有其他功能,但是實(shí)際情況是只有恒流功能,通過(guò)調(diào)節(jié)電流來(lái)實(shí)現(xiàn)其他功能。這樣節(jié)省了成本,卻留下了其他功能工作精度低,工作的不穩(wěn)定,在他們內(nèi)部流傳的一句話是,恒阻功能的誤差沒(méi)有上限。測(cè)試完成的情況,要看電源的質(zhì)量,外部環(huán)境和運(yùn)氣了。而安捷倫電子負(fù)載的所有功能均有不同的電路實(shí)現(xiàn),完夠很好的完成所標(biāo)稱的所有極限指標(biāo),穩(wěn)定帶載。
 
  如果只是用到恒流功能,對(duì)其他功能要求不多的情況下,可以選用合適的,符合度的電子負(fù)載。如果對(duì)其他功能要求能夠穩(wěn)定的帶載,就要考慮這個(gè)問(wèn)題了。
 
2.動(dòng)態(tài)帶載
 
  動(dòng)態(tài)帶載,就是電子負(fù)載做模擬的變化帶載,也叫瞬態(tài)。幾個(gè)重要的參數(shù):
 
  變化斜率:籠統(tǒng)的說(shuō)是電子負(fù)載可以完成的變化速度,地說(shuō)是電子負(fù)載變化時(shí),從變化量的10%~90%的變化速率。恒流狀態(tài)下的單位是A/mS,A/uS。
 
  響應(yīng)時(shí)間:電子負(fù)載可以完成變化的zui小時(shí)間。單位uS。
 
  電子負(fù)載的動(dòng)態(tài)(瞬態(tài))頻率分為兩種:
 
  動(dòng)態(tài)頻率(只包含一個(gè)上升沿或者一個(gè)下降沿,或者說(shuō)單位時(shí)間變化的次數(shù)),瞬態(tài)頻率(一個(gè)周期包含上升沿+下降沿)。
 
  一個(gè)電子負(fù)載是否做的貨真價(jià)實(shí),就要看電子負(fù)載的變化帶載完成的情況了。如果是硬件實(shí)現(xiàn)的功能,就可以用示波器測(cè)試電流輸出監(jiān)視端口,查看波形是否完好。如果出現(xiàn)毛刺或者信噪比很大的情況下,那么此功能僅僅是由軟件計(jì)算,而不是硬件實(shí)現(xiàn)的。
 
  軟件實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)帶載時(shí)無(wú)法的執(zhí)行電子負(fù)載所設(shè)定的變化。但是如果要求不高,可忽略這種現(xiàn)象造成的影響。
 
3.模擬帶載(外部編程輸入)
 
  本功能是為了實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的電子負(fù)載帶載變化情況而設(shè)定的功能。動(dòng)態(tài)帶載是模擬一個(gè)梯形波變化的帶載功能,而本功能大大擴(kuò)充了電子負(fù)載所能執(zhí)行的變化方式。只要信號(hào)發(fā)生器能夠發(fā)生的電壓在10V一下的波形信號(hào),電子負(fù)載均能模擬。擁有此功能的電子負(fù)載有,安捷倫和博計(jì)。其中博計(jì)是不建議客戶使用此功能。
 
4.序列功能
 
  序列功能是指把很多定態(tài)設(shè)置按時(shí)間順序排列組合成一個(gè)測(cè)量過(guò)程??梢酝瓿梢粋€(gè)產(chǎn)品的整個(gè)質(zhì)量參數(shù)的測(cè)量,本功能大大簡(jiǎn)化了繁瑣的設(shè)置,減輕了測(cè)試工作量。配合存儲(chǔ)設(shè)置和調(diào)用功能,更是大大簡(jiǎn)化了操作。序列的可設(shè)置步驟跟據(jù)品牌不同而不同。
 
可編程電源-電子負(fù)載保護(hù)功能選擇
 
  電子負(fù)載應(yīng)該有完善的保護(hù)功能。保護(hù)功能分為對(duì)內(nèi)(電子負(fù)載)保護(hù)功能和對(duì)外(被測(cè)設(shè)備)保護(hù)功能。對(duì)內(nèi)保護(hù)有:過(guò)壓保護(hù),過(guò)流保護(hù),過(guò)功率保護(hù),電壓反向和過(guò)溫保護(hù)。對(duì)外保護(hù)有:過(guò)流保護(hù),過(guò)功率保護(hù),吃載電壓荷低電壓保護(hù)。選擇電子負(fù)載應(yīng)該選擇是擁有真保護(hù)國(guó)內(nèi)的電子負(fù)載。如果功能是由硬件實(shí)現(xiàn)的,保護(hù)速度會(huì)很快。如果是由軟件實(shí)現(xiàn),速度有滯后性,并且模組死機(jī)的話將會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。
 
其他功能選擇
 
  如果還需要電子負(fù)載的其他功能,請(qǐng)參看需求選擇擁有這個(gè)功能的電子負(fù)載。比如
 
  同步功能:可以同時(shí)操作多個(gè)模組的工作狀態(tài)。
 
  聯(lián)機(jī)接口:GPIB,RS232,LAN,USB,選擇適合的,(CHROMA的GPIB要另外出錢購(gòu)買)。
 
  組裝ATE測(cè)試系統(tǒng):考慮接線柱連接其他設(shè)備的方便性,考慮命令的標(biāo)準(zhǔn)性等等。
 
  過(guò)流,過(guò)功率測(cè)試。OCP,OPP。在產(chǎn)品需要的時(shí)候選擇此功能,適用于研發(fā)等。
 
  總言:電子負(fù)載的種類是多種多樣的,選擇適合的電子負(fù)載是電源類研發(fā)或者生產(chǎn)中一個(gè)重要的方面。在可以接受的成本下,選擇更好更方便的電子負(fù)載是提率,保證質(zhì)量的前提。
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