直流电子负载知识大全-电子网

直流电子负载、概述：

直流电子负载是一种能以手控或程控方式吸收电能的仪器，起到可变电流吸收器、可变电源电阻器或分路电压调节器作用，当它吸收可变电流时将维持某一固定电压。系统主要工作于恒压、恒流和恒阻三种工作模式，可用于交直流的电源的测试。

直流电子负载、应用领域：

由于直流电子负载具有优良的负载精度、负载稳定性和调节控制的方便性，以及强大的测量和分析控制功能，广泛应用于电源类产品和功率电子元器件的实验、测试、检定、老化等环节，主要应用领域有：
1.各类直流电源供应器（AC/DC、DC/DC）行业，如稳压电源、恒流源、开关电源、线性电源、模块电源、电源适配器等。
2.各类电池、蓄电池行业。
3.电池充电器、手机充电器等充电器行业。
4.MOS管、IGBT、电容器、PFC模块、整流器等功率电子元器件行业。

直流电子负载、要求：

1.基本要求：
a.负载工作模式：恒压（CV）、恒流（CC）两种模式可选择；
b.电压设置及读出范围：1.00V-20.0V；
c.电流设置及读出范围：100mA-3.00A；
d.显示分辨率及误差：至少具有三位数，相对误差小于5%。

2.发挥部分：
a.增加恒阻模式（CR）模式；
b.扩大负载参数的设置及读出范围；
c.具有自动过载保护设计。

直流电子负载、工作模式：

直流电子负载*基本的工作模式是定电流模式和定电阻模式。一般的电子负载都具有这两种模式，定电压模式主要应用于对电流源和电池充电器的测试。定功率模式主要应用于电池容量的检测。动态负载模式时，负载值并不是稳定不变的，而是随时间变化的。用于对电源供应器及功率电子元器件的动态和瞬态特性测试。由于动态负载需要实时高速地调整负载变化，一般较**的电子负载才具有此功能。

直流电子负载、任务：

电子负载用于测试直流稳压电源、蓄电池等电源的性能。设计并制作一台电子负载，有恒流和恒压两种方式，可手动切换。恒流方式时要求不论输入电压如何变化（在一定的范围内），流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。工作于恒压方式时，电子负载端电压保持恒定，且可设定，流入电子负载的电流随被测直流电源的电压变化而变化。

下图所表示的限流电阻取0.5Ω～1Ω，≥10W，以防电流过大损坏被测电路。被测电源使用桥式整流和电容滤波构成，滤波电容容量总和不超过2200uF，以测量电子负载在应对含有脉动成分的电压信号时的稳定性。

直流电子负载、在电源供应器测试领域：

直流电子负载在电源供应器测试领域的主要应用有：稳压精度测试；稳流精度测试；负载调整率测试；电源调整率测试；输出电压调整测试；瞬态响应及恢复测试；启动及保持时间测试；限流特性测试；短路保护、过流保护、过功率保护等。

直流电子负载、说明：

1.负载参数可调节设置，人工预置或数字程控皆可；
2.负载参数可数字化显示，两种负载参数（CV\CC）同时显示；
3.实现原理可参考如下图：

直流电子负载、特点：

1. 直流电子负载能在设定的模式下显示电压、电流，可以代替直流数字电压表；可以测量直流恒流源的输出电流，特别是 10A～100A 以上的大电流。
2. 直流电子负载在设定为固定电流模式下允许同极性的模块并联使用，此时负载电流为所有电子负载的电流之和，负载功率也为所有负载功率之总和。但切记不可以串联使用。
3. 当测量电源的CV 态的负载调整率、输出电压调整或动态模拟负载时，使用固定电流模式比较合适；
4. 当测量电源的 CC 态的负载调整率、输出电流调整或动态模拟负载时，使用固定电压模式比较合适；
5. 使用面板操作时能控制负载电流上升或下降的变化率，可以将感性引线的压降现象降低到*低程度，或测试待测电源供应器的输出暂态反应特性。
6. 用直流电子负载测量电源时，要保证两者正负对应连接，反接会损坏负载的模块。
7.电子负载基本上都有远端电压的测量功能，即配有电压敏感设置和端口测量，以减小在电流时测量引线引起的分压，避免测量误差。

直流电子负载、使用应用：

1. 把电子负载设定在 CC 模式，负载关闭，此时用电子负载以电压表形式测量直流稳压电源 CV 态的开路输出电压；
2.把电子负载设定在 CC 模式，打开负载及其短路设置，此时用电子负载以电流表形式测量直流稳压电源 CC 态的输出电流；
3.直流电源的稳压即 CV 态的负载调整率的测量：

例如有一台电源，规格 30V/30A，（把电压调节到*小，电流调节到适当值），则设置负载在 CC 状态，打开负载（LOAD ON），设置负载的 CC 值为 30A，调节电源的电压值，此时负载值随着外加电压的改变而变化，直到调节电压为30V 时，电子负载测量出电源带载的实际输出电压 Um 和回路电流。

再设置负载的 CC 值为零，则此时相当于断开负载，电子负载作为一个直流电压表，测量出电源不加载的输出电压Un。则电源 CV 态的负载调整率为：

4.直流电源的稳流即 CC 态的负载调整率的测量

如有一台电源，规格 30V/30A，（把电流调节*小，电压调节到适当值），则设置负载在CV 态，打开负载（LODA ON），设置负载的 CV 值为 30V，调节电源的电流值，此时负载值随着回路的电流的改变而变化，直到调节电流为 30A 时，电子负载测量出电源带载的实际输出电压和回路里的电流 Im。

可以设置负载的 CV 值为0，相当于短路负载，此时电子负载作为一个直流电流表，测量出电源不加载的输出电流 In。则电源 CC 态的负载调整率为：

说明：如果电子负载的测量准确度不能满足测量电源的需求，则可以在测量的同时，在电源的测量回路里串联电流表进行测量电流。
5. 需要说明的是：用 DC 电子负载测量电源时，若不用 Vsense 端，则若 10mΩ的引线电阻在回路电流为 10A 可引用 0.1V 的压降，即电子负载测量值将小于电源实际输出电压值，为了测量准确，Vsense 两端要直接于电源输出的两端，电子负载则取样测量 Vsense 两端的电压来测量，而回路电流则与四线 Vsense 测量无关。

直流电子负载、系统设计：

设计思路：
要求设计一个直流电子负载，有恒流、恒压和恒阻三种模式，可手动切换。设计中切换部分采用程控键盘切换，而三种模式都是采用运算放大器结合反馈网络组成的电路实现，根据设计要求，此电路中的反馈网络以场效应管为核心。控制部分采用单片机来完成，显示采用液晶模块。恒压模式、恒阻模式与恒流模式硬件实现方法基本相同，软件实现方法类似。

图2-1 直流电子负载系统实现框图

该系统实现框图如上图2-1所示，包括主控器、键盘、显示电路、MOSFET功率电路和信号处理电路五个部分，信号处理模块包括信号调整电路和信号调理电路。图2-1中的待测电源是直流电子负载的待测电源，不属于直流电子负载的系统组成。

直流电子负载、校验方法：

DC 电子负载有不同的型号，但校准方法基本类似，下面以 3330A 系列双直流电子负载为例子，来说明具体的校准方法。
3330A 模块的测量范围（以 A 通道为例子）
电压： +15V/60V
电流： +15A/50A
电阻： 0.04～1.2～4.5kΩ
功率： 250W

技术指标：
电压：0.05%±0.05%FS
电流：0.2%±0.2%FS
CC，CV，CR 模式：0.2%±0.2%FS

校准步骤：

①电压表的校准：
1. 设置本模块
模式MODE 在 CC 固定电流，不打开负载，其余设置均在开机状态的初始设置。
2. 把标准 DC 电压源的两端正负对应接在 CHA 的负载两端，在电子负载模块的电压测量范围内，选择对应设置标准电压源输出，与电子负载的指示值相比较，应符合电压指标。

②Vsense 敏感端电压的校准：
按下CONFIG，设置负载敏感端电压 ON，关闭 CONFIG，使负载显示在CC 状态， LOAD OFF，把标准 DC 电压源的两端正负对应接在各自通道敏感端电压 Vsense 两端，在电子负载模块的电压测量范围内，选择对应设置标准电压源输出，与电子负载的指示值相比较，也应符合电压指标。

③CV 模式电压校准：
负载打开后的测试需要使用DC源，预先把标准源的电压和电流均设在*小或无输出状态。

1.设置本模块：MODE在CV 固定电压，打开负载 LOAD，其余设置均在开机状态的初始设置。
2.把 DC 源的两端正负对应接在 LOAD 的两端；把标准电压表并联在负载 LOAD 的两端。
3.设置负载模块的 CV 电压为 2V，把 DC 源的电流先向上调节一点，开始调节 DC 源的电压按钮，使负载指示在 2V，电压旋钮继续调节，负载电压指示值不改变。
注意，此时 DC 源电流会相应显示回路中的电流值，如果电流太小，可以适当调节电流旋钮以增大电流，但是 DC 源的输出功率不能超过负载的使用功率。此时负载的电阻值随外加的电流的改变而变化。
4.此时 CV 设置值时的电压标准测量值和负载指示值相比较。 5.类似上述方法在电压量程内可以测试其它选择点。

④CC 模式电流的校准
说明：本负载在 CC 模式允许短路（LOAD ON）.
1.设置本模块：MODE 在 CC 固定电流，打开负载 LOAD ON，其余设置均在开机状态的初始设置。
2.把 DC 源的两端正负对应接在负载 LOAD 的两端；把标准电流表串联在 DC 源与负载的回路里。
3.设置负载模块的 CCL 电流为 1A，把 DC 源的电压先调节为约几伏左右，开始调节 DC 源的电流旋钮，使负载指示约 1A，继续调节电流旋钮，负载电流指示值不变。此时负载的电阻值随外加的电压改变而变化。
4.此时 CC 设置为 1A 时的电流标准测量值和负载指示值相比较。同理可测试其它点。

⑤CR 模式电阻的校准：
1.设置本模块：MODE 在 CR 固定电阻，打开负载 LOAD ON，其余设置均在开机状态的初始设置。
2.把 DC 源的两端正负对应接在 LOAD 的两端；把负载的 Vsense 的两端对应接在 DC 源的两端，把标准电流表串联在 DC 源与负载的回路里；标准电压表并联在 DC 源的两端。
3.按下预置，设定某一电阻值 R 如为 10Ω，然后关闭预置。 4.把 DC 源的电压调节在 40V，开始调节 DC 源的电流旋钮，直到回路中的电流值不再改变，负载电流示值约 4A。此时记下标准测量电压 V0 和电流值 I0 和负载指示电压 Vx 和电流值 Ix。 5.计算标准电阻 R0 与负载实际电阻 Rx，二者进行比较，应符合 CR 的指标要求。其中

6.类似上述方法在电阻量程内可以测试其它选择点。 4.4 对于 Agilent 生产的直流电子负载，N3303 等系列，另外还给出了 CV 和 CC 模式调整率的***指标，即负载在 CV 模式时，负载通过电流的变化而引起的测量电压的变化指标；或负载在 CC 模式时，负载两端电压的变化而引起的测量电流的变化指标。

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