直流電子負載的四種工作模式原理詳解

       隨著越來越多的電子設備轉(zhuǎn)換和存儲能量，直流電子負載越來越受歡迎。它們可用于測試大多數(shù)直流電源，包括電池、太陽能電池板、LED驅(qū)動器、DC-DC轉(zhuǎn)換器和燃料電池等。

　　電子設備的功能標準也變得復雜，在設計和開發(fā)過程中，一般對直流電源要求比較嚴格的廠家都會用直流電子負載來檢測電源的好壞，要進行各種各樣的測試。而且近來不僅要求功能，還要求低功耗化和高效率化。

　　丨直流電子負載的常見的四種工作模式

　　市面上常見的直流電子負載擁有CC、CV、CR、CP四種工作模式，可適應多種場合的測試需求。

　　1.恒流(CC)工作模式

　　將電子負載設置為恒流工作模式時，無論電壓怎么變化，電流值保持恒定。要注意的是，該模式的電壓是不可以編程的。但是，如果DUT施加的電壓高于規(guī)定電流范圍內(nèi)允許的電壓，就會啟動電子負載的過壓保護機制，跳閘并關閉輸入。

　　電流值可在高量程與低量程的范圍內(nèi)進行編程，如果量程值在量程重疊區(qū)域，則負載選擇低量程。如果電流設置在低范圍之外，負載會自動將輸入調(diào)整到低范圍內(nèi)的最大值。

　　上圖是一個常用的恒流電路，通過此電路很容易獲得精準的電流值。R3為取樣電阻，VREF是給定信號。當給定一個信號VREF時，如R3上的電壓小于VREF，也就是VOP07的-IN小于+IN，VOP07加大輸出，增大MOS導通程度，從而加大通過R3的電流。如果R3上的電壓大于VREF，-IN大于+IN，OP07減小輸出，MOS導通程度減小，也就減少了通過R3的電流。這樣電路始終維持在恒定的電流給及上，實現(xiàn)恒流工作。

　　2.恒壓(CV)工作模式

　　電子負載處于恒壓工作模式時，負載模塊試圖消耗足夠的電流來控制電源電壓到程序設定的值。CV(恒壓)操作設置了電流限制，如果負載電流保持在電流限制所設置的范圍內(nèi)，輸出電壓將保持其程序設置。當輸出電流達到電流極限時，設備不再工作在恒壓模式下，輸出電壓不再保持恒定。相反，電子負載現(xiàn)在將輸出電流調(diào)整到其電流限制設置。如果電壓持續(xù)上升，直至超過規(guī)定電流范圍允許的電壓或最大功率，過壓保護機制啟動，跳閘并關閉輸入。

　　上圖為恒壓電子負載電路。MOS管上的電壓經(jīng)R2和R3分壓后送入運放+IN與給定值進行計較。A點電壓的變化會引起R2上的電壓變化通過LM358影響Q1的導通程度，從而牽制A點電壓的變化，使A點保持恒壓。

　　3.恒阻(CR)工作模式

　　當電子負載處于恒阻工作模式時，模塊所消耗的電流與電壓成正比。電阻可以編程在任何三個重疊電阻范圍(高，中，或低)。負載選擇一個與編程電阻值相對應的范圍。如果電阻值在范圍重疊區(qū)域，負載會選擇分辨率最高的范圍。如果當前輸入設置超過選擇的量程，負載將自動將輸入設置調(diào)整為新選擇的量程內(nèi)最接近的可用值。

　　上圖A和B兩點的電壓通過R4加在LM358的+IN腳，也就控制了R1上的電壓，從而控制R1中的電流。這樣，AB兩點的電壓比上電路中的電流，也就是AB兩點的等效電阻。當AB兩點電壓變化時，R1上的電壓也隨之變化，從而通過R1的電流也相應的變化，保證了電路的恒阻特性。

　　4.恒功率(CP)工作模式

　　當電子負載處于恒功率工作模式時，負載模塊根據(jù)程序設定的恒功率值調(diào)整被測設備的功耗。負載模塊通過測量輸入的電壓和電流來調(diào)節(jié)輸入功率，并根據(jù)AD轉(zhuǎn)換器的測試數(shù)據(jù)流來調(diào)節(jié)輸入功率。

　　恒功率功能大部分電子負載都采用恒流電路來實現(xiàn)，原理是MCU采樣到輸入電壓后根據(jù)設定的功率值來計算輸出電流。當然也可以通過硬件方法來實現(xiàn)，上圖就是通過硬件實現(xiàn)恒功率的方塊圖。

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