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电子负载工作原理及功能说明介绍
来源:    发布时间: 2016-05-28 10:01   1385 次浏览   大小:  16px  14px  12px
电子负载工作原理及功能说明介绍
电子负载的原理是控制内部功率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。 一般开关电源的调试检测是不可缺少的。
中文名
电子负载
外文名
electronic load
原    理
控制内部功率或晶体管的导通量
依    靠
功率管的耗散功率消耗电能的设备
结    果
能够准确检测出负载电压
目    的
精确调整负载电流
 
 

用途

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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,吃载电压和低电压保护。选择电子负载应该选择是拥有真保护功能的电子负载。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。

工作原理

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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。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:费思泰克FT6800A系列,费思泰克FT66100A,CHROMA63100系列,博计3310D系列和艾德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。

注意事项

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负载的区别:

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。
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  的电流不能突变。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。
 

分类

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。
 

其它信息

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基本选择

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。
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
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。
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。
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,费思泰克和博计。其中博计是不建议客户使用此功能。
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。
 

其他功能

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)
费思泰克(Faith)   台湾chroma(中茂)、台湾博计
 
 
 
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