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词条 电子负载
释义

电子负载的原理是控制内功率MOSFET或晶体管的导通量(量占空比大小),靠功率管的耗散功率消耗电能的设备,它能够准确检测出负载电压,精确调整负载电流,同时可以实现模拟负载短路,模拟负载是感性阻性和容性,容性负载电流上升时间。 一般开关电源电源的调试检测是不可缺少的。

基本简介

电子负载的基本工作模式(CC/CV)使电子负载在电源产品的设计生产中扮演着很重要的角色,然而直到现在它似乎仍然披着神秘的面纱。下面的例子可以让你对电子负载有个初步的了解; 1.电子负载的恒流控制(中文名称:定电流模式; 英文名称:CC-Constant Current mode)。。电路的核心实质是一个电流取样负反馈控制环路,晶体管Q1(2N3055)在这里既作为电流的控制器件同时也作为被测电源的负载。晶体管Q2(BC337)是Q1的推动管;电阻R1是电流-电压转换元件(I/V converter),落在R1上的电压降通过电压比较器IC1与基准源(Verf)比较,控制Q2,Q1的导通与截止,从而达到保持电流恒定的目的。 2.电子负载的恒电压控制(中文名称:定电压模式; 英文名称:CV-Constant Voltage mode)。电路原理见下图; 恒电压模式的电路原理与电流控制基本相同。

模拟真实环境中的负载

可编程电源-电子负载可以模拟真实环境中的负载(用电器),一般对电源要求比较严格的厂家都会用电子负载来检测电源的好坏。它有好多功能,可以调节负载大小,以及短路,过流,动态等等,应该说所有的电源厂家都会有用,而且也必须有。

电子负载的原理

电子负载可以模拟真实环境中的负载(用电器)。它有恒流、恒阻、恒压和恒功率功能,以及短路,过流,动态等等,应该说所有的电源厂家都会有用,而且也必须有。电子负载分为直流电子负载和交流电子负载,由于电子负载的应用面问题,本文主要介绍直流电子负载。

电子负载一般分为单体电子负载和多体电子负载,此划分针对用户需求,待测物单一或需多个同时测试而定。我们就以具有代表性的多体电子负载为例来说明,选取了各个厂商的代表性产品:安捷伦N3300A系列,CHROMA63100系列,博计3310D系列和艾德克斯IT8700系列为例针对电子负载的选型加以说明。

可编程电源-电子负载基本选择

1.电压,电流和功率的选择

根据被测设备的输出特性来选择电子负载:电压,电流,功率和测试需求精确度。电子负载的模组在测试时只能够单独工作或者并联操作,串联对于模组来说是很危险的。所以最理想的状态是所有要求均在单模组的量程范围内,其次是通过多模组并联能够实现的选型。也就是说,所选模组的电压时一定要符合测试要求。单个模组或者满装机框时的电流和功率总和要满足测试要求。

2.精确度和分辨率的选择

精确度和分辨率是电子负载的一个重要的参数指标。

电子负载的精确度不同表示方法的意义。

1%+2d 1%的测量值+最小显示值的2倍

1%+2%FS: 1%的测量值+1%的满量程

1%OF: 1%的(满量程+测量值)

可编程电源-电子负载功能选择

1.基本功能选择

市面上的电子负载均有基本的四项功能:恒流、恒压、恒阻和恒功率(安捷伦没有恒功率)。在功能基本相同,精确度相差不大的情况下,怎么判断是否符合要求呢?CHROMA和博计的电子负载只有一套工作电路,就是恒流功能。其他功能是根据欧姆定律计算出来,虽然标称有其他功能,但是实际情况是只有恒流功能,通过调节电流来实现其他功能。这样节省了成本,却留下了其他功能工作精度低,工作的不稳定,在他们内部流传的一句话是,恒阻功能的误差没有上限。测试完成的情况,要看电源的质量,外部环境和运气了。而安捷伦电子负载的所有功能均有不同的电路实现,完全能够很好的完成所标称的所有极限指标,稳定带载。

如果只是用到恒流功能,对其他功能要求不多的情况下,可以选用合适的,符合精确度的电子负载。如果对其他功能要求能够稳定的带载,就要考虑这个问题了。

2.动态带载

动态带载,就是电子负载做模拟的变化带载,也叫瞬态。几个重要的参数:

变化斜率:笼统的说是电子负载可以完成的变化速度,精确地说是电子负载变化时,从变化量的10%~90%的变化速率。恒流状态下的单位是A/mS,A/uS。

响应时间:电子负载可以完成变化的最小时间。单位uS。

电子负载的动态(瞬态)频率分为两种:

动态频率(只包含一个上升沿或者一个下降沿,或者说单位时间变化的次数),瞬态频率(一个周期包含上升沿+下降沿)。

一个电子负载是否做的货真价实,就要看电子负载的变化带载完成的情况了。如果是硬件实现的功能,就可以用示波器测试电流输出监视端口,查看波形是否完好。如果出现毛刺或者信噪比很大的情况下,那么此功能仅仅是由软件计算,而不是硬件实现的。

软件实现的动态带载时无法完美的执行电子负载所设定的变化。但是如果要求不高,可忽略这种现象造成的影响。

3.模拟带载(外部编程输入)

本功能是为了实现更复杂的电子负载带载变化情况而设定的功能。动态带载是模拟一个梯形波变化的带载功能,而本功能大大扩充了电子负载所能执行的变化方式。只要信号发生器能够发生的电压在10V一下的波形信号,电子负载均能模拟。拥有此功能的电子负载有,安捷伦和博计。其中博计是不建议客户使用此功能。

4.序列功能

序列功能是指把很多定态设置按时间顺序排列组合成一个测量过程。可以完成一个产品的整个质量参数的测量,本功能大大简化了繁琐的设置,减轻了测试工作量。配合存储设置和调用功能,更是大大简化了操作。序列的可设置步骤跟据品牌不同而不同。

可编程电源-电子负载保护功能选择

电子负载应该有完善的保护功能。保护功能分为对内(电子负载)保护功能和对外(被测设备)保护功能。对内保护有:过压保护,过流保护,过功率保护,电压反向和过温保护。对外保护有:过流保护,过功率保护,吃载电压荷低电压保护。选择电子负载应该选择是拥有真保护国内的电子负载。如果功能是由硬件实现的,保护速度会很快。如果是由软件实现,速度有滞后性,并且模组死机的话将会发生危险。

由于电子负载的特殊性能(提供强大的测试环境,以满足不同的外界需求),故在电子仪器仪表中占有很大的一片市场(主要适用于各种电源、电池、适配器及需要电子负载测试场合),然而电子负载品牌繁多,良莠不齐,故给许多购买者带来了不少顾及与烦恼。 市场上主打电子负载品牌有安捷伦、Chorma、费思科技、艾德克斯,作为一个行内人士我也在他们的广告下迷惑,然而一次偶然的机会让我结识了费思科技,让我做出了我一生中最明智的决策。

在一次电源交流研讨会休息时段,我无意看到了费思科技的展会(费思科技是会议赞助商之一),当时费思还没今天的品牌影响力,我也没怎么在意,也跟着一些人士(业内专家、学者、采购、销售人员)在一旁听他们的技术讲解,也人云亦云的点头(基本上还是懂),在费思IE工程师唾沫横飞的耐心讲解下,我基本了解到:费思科技成立于2002年,拥有一支专业的技术团队(多名曾参加过银河超级计算机、弹道导弹、同步卫星等国家顶尖级研发项目的工程师)具有深厚国防和航天技术背景(现研发总部位于长沙国防科大总部)在深圳、上海具有市场销售团队,在全国各地有代理经销商。公司秉承“跟踪世界顶级产品,发展民族自主品牌”的宗旨,在费思人不断的进取中,费思科技已经拥有了多项自主知识产权,多项世界第一在自己诞生(世界第一台可测谐波万用表,世界第一台可在线趋势捕获万用表,世界第一台彩屏万用表,世界第一台可调阈值电压万用表,世界上第一台大屏幕集散控制多通道电子负载等等)。

由于最近实验室那台Chorma已经不能满足我们需要(出了不少故障)。现正要这个需要(我可不想就这样被他们的甜言蜜语征服)。我要的是我们这行业的专业参数与可行度优势,在人群逐渐散开后,我单独找到了费思科技IE工程师聊了聊。在不断的来回客套中得知费思科技主打电子负载(FT6600A多通道可编程直流电子负载)详细情况:

基本功能参数:

参数:0.05%精确度,0.1mA、0.1mV分辨率 (世界顶级水准)

硬件实现:CC、CV、CP、CR功能,四种功能均可实现动态测试

动态参数:10KA斜率,100KHz动态频率,1%~99%占空比设置 (世界顶级水准)

基本配置:6模块机框,标配GPIB、RS232、USB、LAN通讯接口 (配件附送,实惠)

硬件保护:完善的对内对外保护(保护负载和被测设备)。10uS完成保护

过功率:允许短路时间的250%过功率测试,OCP、OPP及短路更有优势

模拟编程:用模拟信号控制负载的带载波形。模拟任何波形或实际负载。

智能化功能:

同步模式:硬件时钟实现同步带载,模块时序差低于10uS,实现同步带载

动态同步:多模块可实现动态波形的同步变化,并联使用或特殊测试时,多通道测试与

单通道测试性能一样

并联测试:负载模块可见均可实现自动均载,使负载使用配置更灵活

快速调用:多模块可同时调用已定参数,单模块可单独调用,操作更灵活

自动测试:可自动完成产品测试,并且支持序列的动态测试

动态测试:连续、脉冲、翻转并且模拟任意波形动态带载

极限测试:OCP、OVP、OPP测试,多种触发模式

功能性软件:

费思提供了一款具有虚拟仪器功能的性能性软件。测试数据可见打印报告、生产图像导出报表及保存数

据。软件以图像和数据共同显示的方式,更直观和便于对比。

显示方式:全部显示(多次测试或长时间显示),示波器模式(单次测试图像及参数)

基本测试:功能性测试、动态测试、老化及加速老化、带载能力测试

序列测试:提供一个长达50步的序列测试功能

自动测试:完成电源的自动品质判定

过载测试:完成电源的极限测试,并产生图像,OCP、OVP、OPP测试

电池模拟测试:模拟电池的充放电测试,同时测试电池的内阻、容量及充电电量

SCPI通讯:支持客户自己编辑功能和通讯调试

在我不断的摸索与测试中(FT6601A样机),发觉真如他所说的那样,费思多通道可编程电子负载具有世界顶级品质(欧美标准,军工品质)与人性化设计,可以说比安捷伦、Chorma都有过之,而且价格比之较低,服务更便捷。在我的强烈要求下在会议结束后特意安排了一台负载回实验室测试。效果满意!

自从有了这台费思多通道电子负载,我们可节省了不少资金与时间,此后我先后购买了费思的万用表,可编程直流电源等系列产品,发现费思真是国人的骄傲!相信费思的出现将是电子仪器仪表的时代终结者。

其他功能选择

如果还需要电子负载的其他功能,请参看需求选择拥有这个功能的电子负载。比如

同步功能:可以同时操作多个模组的工作状态。

联机接口:GPIB,RS232,LAN,USB,选择适合的。

组装ATE测试系统:考虑接线柱连接其他设备的方便性,考虑命令的标准性等等。

过流,过功率测试。OCP,OPP。在产品需要的时候选择此功能,适用于研发等。

总言:电子负载的种类是多种多样的,选择适合的电子负载是电源类研发或者生产中一个重要的方面。在可以接受的成本下,选择更好更方便的电子负载是提高效率,保证质量的前提。

可靠品牌:(排名不分先后)

美国 安捷伦、台湾chroma(中茂)、台湾博计、台湾艾德克斯(ITECH) 中国费思(Faith)

容性负载、感性负载、阻性负载区别

容性负载:和电源相比,负载电流超前负载电压一个相位差,此时负载为容性负载(如补偿电容负载)。

电路中类似电容的负载,可以使电流超前电压降低电路功率因数。

一般把负载带电容参数的负载,即符合电压滞后电流特性的负载成为容性负载。充放电时,电压不能突变。其对应的功率因数为负值。对应的感性负载的功率因数为正值。

在高频领域,是指负载虚部为负值的负载。

电路中类似电容的负载,可以使负载电流超前负载电压一个相位差(和电源相比),降低电路功率因数。

一般把负载带电容参数的负载,即符合电压滞后电流特性的负载成为容性负载。充放电时,电压不能突变。其对应的功率因为为负值。对应的感性负载的功率因数为正值。

一般电源控制类产品,所给出的负载,如未加说明则是给出的是视在功率;即总容量功率;它既包括有功功率,也包括无功功率; 而一般感性负载说明中给出的往往是有功功率的大小,例如荧光灯,标注为15~40瓦的荧光灯,镇流器消耗功率约为8瓦,实际在考虑用定时器,感应开关在控制它时,则要加上这8瓦;

具体不同的产品感性部分,即无功功率的大小,可以通过其给出的功率因数来计算。

混联电路中容抗比感抗大,电路呈容性反之为感性。

通常的用电器中并没有纯感性负载和纯容性负载。因为这两种负载不做有用功。

只有在补偿电路中才使用纯感性负载或纯容性负载。又因为绝大多数负载除阻性外,多数为感性负载,因此补偿的时候多数就用电容来补偿,所以,纯容性负载用得比纯感性负载多。如电动机,变压器等等,通常为感性负载。部分日光灯为容性负载。

举例:

纯感性负载就是一组电感。通常用来补偿电路中的容性电流。

在电路中带线圈的用电设备,其线圈部分即为纯感性负载。如电动机、变压器、电风扇、日光灯镇流器等。

纯感性负载的电流是不能突变。感性负载应用广泛。在电路中带电容的用电设备,其电容部分即为纯容性负载。如补偿电容等。

纯感性负载的电压是不能突变。从理论上讲:纯电阻电路、纯电容电路、纯电感电路是不存在的。

电阻负载在作功时也会有电感、电容性负载存在。例如:导线间会存在线路间的电容,导线间和对地间存在电感,期间感性负载通常大于容性负载。电力电容在作功时也会发热,即电阻性作功。电感亦如此。元件的阻抗是频率的函数。在全频率范围内纯电阻电路、纯电容电路、纯电感电路是不存在的。

理论上只有可能在某一个频率存在.实际中应该做不到。

一、 谐波:我国电网的频率为50Hz,凡是高于50Hz的频率的波都称为谐波。谐波是以倍加形式产生,也就是说频率为50的倍数:100、150、200……,凡是高于50Hz的波称为高谐波。

二、 负载:指消耗电能的装置,把电能转换为机械能、热能、光能等。负载就是指用电器,例如:灯光、灯管、电炉、电机、冰箱、空调等。

三、 轻载:轻载主要是指电机所带动的设备比较轻,没有达到其设计的额定功率,就是实际载荷小于设计载荷。

四、 变载:变载是指电机在运行过程中,所带动的载荷在不断的发生变化,有时重,有时轻,反应到电机上为有时输出的功率大,有时小。在电压一定的情况下,电流随负载变化而变化。例如:锷式破碎机、各种压力机、冲压机床、抽油机、压缩机、油压机、电动衣车等。

五、 恒载:恒载也称为固定负载,就是电机在运行过程中,负荷基本不变,电机的输出功率和电流基本是一个恒定的值。轻载可能是恒载。

六、 超载运行:超载运行是指电机处在一种超过本身载荷能力的运行。比如说一个55KW的电机额定电流为110A,而在实际运行当中电流超过110A,就是超载运行,长期处于超载运行的设备会受到损坏,减少其使用寿命。

七、 负载率:负载率是实际工作电流与额定电流的比值。负载率=实际工作电流÷额定电流×100%

八、 电机额定功率与额定电流的关系:一般讲,电机的额定电流是额定功率的2倍。例 如:一个37KW的电机,它的额定电流大约是37*2=74A,一个100KW的电机,它的额定电流大约是100*2=200A

九、 感性负载、阻性负载:对于灯具来讲,靠气体导通发光的灯具就是感性负载,靠电阻丝发光的属于阻性负载,感性负载如:日光灯、高压钠灯、汞灯、金属卤化物灯等。阻性负载如:碘钨灯、白炽灯、电阻炉、烤箱、电热水器、热油汀等。电机也属于感性负载。

十、 几种常用灯光的实际工作电流:(在电网电压220V情况下)

1、400W高压钠灯单只灯,工作电流为3.1~3.3A。

2、250W高压钠灯单只灯,工作电流为2.0~2.3A。

3、400W金属卤化物灯单只灯,工作电流为2.0~2.2A。

4、250W金属卤化物灯单只灯,工作电流为1.4~1.6A。

5、电感式镇流器40W日光灯单只灯,工作电流为0.28~0.30A。

6、电子式镇流器40W日光灯单只灯,工作电流为0.14~0.16A。

根据以上数据可知,灯光耗电除灯光本身外,镇流器也消耗电能。

十一、在灯光电路中,如果全部采用电抗式镇流器,装上节电器后,电流会下降30%,但电子式日光灯电流基本无下降,线路中装有补偿装置,电流下降也比较少。

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更新时间:2024/11/16 17:56:28