直流電子負載在直流穩(wěn)壓電源校準(zhǔn)中的應(yīng)用

1、直流電子負載在直流電源校準(zhǔn)中的應(yīng)用摘要：本文簡要介紹了直流電子負載的四種工作模式以及常見用途，并著重論述了其在直流電源校準(zhǔn)中的應(yīng)用，介紹了直流電源的校準(zhǔn)方法及在校準(zhǔn)中的注意事項。關(guān)鍵詞：電子負載；直流電源；校準(zhǔn)the application of dc electronic load in calibration of dc power supply abstract:this paper introduce four modes of operation and usual application for dc electronic load. and it is more discusse

2、d using dc electronic load to calibrate dc power supply,and calibration methods and some notices are given .key words :electronic load；dc power supply ；calibration1 引言在直流電源的校準(zhǔn)中，使用直流電子負載替代笨重而不便于調(diào)節(jié)的“繞線式”變阻器，將會顯著的提高工作效率。本文以chroma公司生產(chǎn)的6312型直流電子負載為例，首先簡要介紹了直流電子負載的四種工作模式和應(yīng)用，而后著重論述了其在直流電源校準(zhǔn)中的應(yīng)用。2 直流電子負載的工作

3、模式1及應(yīng)用2直流電子負載具有恒流、恒壓、恒阻、恒功率、動態(tài)等工作模式；可用于蓄電池、不間斷電源(ups)、充電器及ac/dc變換器、互感器、整流器、變壓器及電感、電容等元件的測試。以下是直流電子負載常具有的四種工作模式。2.1恒流模式（constant current mode）該模式下，在額定輸入電壓及額定功率范圍內(nèi)，無論輸入電壓如何變化，設(shè)定的恒流值始終不變。如圖1所示。 恒流模式可用來做直流穩(wěn)壓電源及直流變換器的老化試驗及測試它們的負載效應(yīng)，還可測試電池的放電特性、二次電池的充電特性等。2.2恒壓模式（constant voltage mode）該模式下，在額定輸入電壓及額定功率范圍內(nèi)

4、，無論輸入電流如何變化，設(shè)定的恒壓值始終不變。如圖2所示。恒壓模式下，電子負載吸收被測件的電流，而被測件的輸出電壓不變；利用電子負載的這個特性，可測試恒流源、電池、電池充電器等設(shè)備的性能。2.3恒阻模式（constant resistance mode）此模式下，在額定輸入電壓及額定功率范圍內(nèi)，電子負載模擬純電阻負載，其輸入的電壓與吸收的電流呈線性關(guān)系。如圖3所示。恒阻模式可用來測試電壓源、電流源的啟動與限流特性。2.4動態(tài)模式（dynamic mode）動態(tài)模式下，兩路負載電流ia與ib按照設(shè)定值、持續(xù)時間及上升率、下降率，呈周期性變化。如圖4所示。 動態(tài)模式可用來測試直流穩(wěn)壓電源或直流變換

5、器的負載瞬態(tài)響應(yīng)。3 直流電子負載在直流電源校準(zhǔn)中的應(yīng)用 直流穩(wěn)壓電源的通常校準(zhǔn)指標(biāo)有：源效應(yīng)、負載效應(yīng)、紋波電壓、電壓及電流表的示值誤差；而用于通信產(chǎn)品測試的直流電源，其負載瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)的校準(zhǔn)也很重要。3.1源效應(yīng)的校準(zhǔn)3按圖5所示接線。 開啟直流電子負載，設(shè)置為恒流工作模式，使設(shè)定的恒流數(shù)值等于電源的額定電流值；開啟穩(wěn)壓電源，使其輸出為額定電壓，電流旋鈕旋至最大電流位置；加載（按下電子負載前面板的load按鍵），由數(shù)字表讀取電源輸出電壓值：調(diào)壓器調(diào)至220v，讀值，記為u0；調(diào)壓器調(diào)至242v，讀值，記為u1；調(diào)壓器調(diào)至198v，讀值，記為u2。由下式計算源效應(yīng)： 或 3.2負載效應(yīng)的校準(zhǔn)

6、如圖5所示。電子負載仍設(shè)為恒流模式，使電源輸出額定電壓。設(shè)定電子負載的恒流值為額定電流值，加載后，讀取電源的滿載電壓值，記為um；設(shè)定電子負載的恒流值為零，或斷開電子負載輸入，讀取電源的空載電壓值，記為un；由下式計算負載效應(yīng)： 3.3紋波電壓的校準(zhǔn) 如圖5所示，使電源滿載工作。將數(shù)字多用表切換至交流電壓檔，所讀數(shù)值即為紋波電壓有效值，如需讀取峰-峰值，可將數(shù)字多用表換接為示波器或峰值電壓表。在校準(zhǔn)紋波電壓時，考慮到直流電子負載為有源負載，可能會對校準(zhǔn)結(jié)果造成影響；因此在使用電子負載校準(zhǔn)某型電源的紋波之前，可先做一對比驗證。某型線性直流穩(wěn)壓電源（32v，10a）分別帶不同負載，其校準(zhǔn)結(jié)果如表一

7、所示。表一 兩種負載下的紋波負載形式紋波電壓直流電子負載0.56mvrms純電阻負載0.54mvrms由比較結(jié)果看出：6312型直流電子負載對校準(zhǔn)結(jié)果(紋波電壓)的影響可以忽略不計。3.4電壓及電流示值誤差的校準(zhǔn)在電壓示值校準(zhǔn)中，可由數(shù)字表讀值；也可在其空載情況下，直接由電子負載讀值。而電流的校準(zhǔn)，是通過調(diào)節(jié)電子負載的恒流旋鈕，使電源電流輸出至校準(zhǔn)點，由電子負載直接讀值。3.5負載瞬態(tài)響應(yīng)的校準(zhǔn)3.5.1負載瞬態(tài)響應(yīng)的定義4當(dāng)穩(wěn)壓電源的負載電流發(fā)生階躍性快變時，其輸出電壓必然有一個波動，而其從波動峰值恢復(fù)到允許誤差帶（u-u，u+u）內(nèi)需要一個時間t，如圖6所示。由圖5可看出，可用三個參數(shù)做為

8、負載瞬態(tài)響應(yīng)的考核指標(biāo)：1)允許誤差帶：允許偏離輸出電壓的誤差范圍，用(u+u，u-u)表示；2)恢復(fù)時間：從階躍開始，輸出電壓恢復(fù)到允許誤差帶的時間，用t表示；若輸出電壓多次振蕩反復(fù)超過允許誤差帶，以最終進入允許誤差帶的時間為準(zhǔn)；3)波動峰值：輸出電壓波動的最大幅值，包括正峰值和負峰值。3.5.2負載瞬態(tài)響應(yīng)的校準(zhǔn)方法下面以某型直流電源為例，說明負載瞬態(tài)響應(yīng)的校準(zhǔn)方法，按圖7所示接線。1)直流穩(wěn)壓電源與直流電子負載之間串接標(biāo)準(zhǔn)電阻，通過測量標(biāo)準(zhǔn)電阻兩端電壓來測量電流。2)示波器帶寬至少為20mhz，兩通道輸入阻抗均設(shè)為1m，耦合方式為dc。ch2通道接電源輸出端；ch1通道接標(biāo)準(zhǔn)電阻的電壓端

9、。3)直流電子負載設(shè)為動態(tài)工作模式，設(shè)置負載的上升率(rise slew rate)及下降率(fall slew rate)，使階躍電流的上升及下降時間至少比直流電源的恢復(fù)時間快10倍（即t10t），而電流持續(xù)時間應(yīng)大于5t4。直流電子負載在動態(tài)模式下工作，其參數(shù)設(shè)置如下1)設(shè)置高電流為10a, 低電流為1a；2)每周期高電流保持時間為5ms，低電流為100ms ；3)上升率及下降率均設(shè)為2.5a/s校準(zhǔn)結(jié)果如表二所示。表二 某型電源負載瞬態(tài)響應(yīng)的校準(zhǔn)結(jié)果允許誤差帶恢復(fù)時間正波動峰值負波動峰值9.80v10.20v40s10.41v9.47v 圖8是負載電流發(fā)生階躍快變后，電流及電壓的實測波形

10、圖。c2為電流波形，c1為電壓波形。圖9是電流由低至高階躍瞬間，電流及電壓波動的細節(jié)。由圖可見，電流突增瞬間，電壓突降，并產(chǎn)生衰減振蕩。3.6校準(zhǔn)中注意事項1)在負載效應(yīng)的校準(zhǔn)中，若由電子負載讀取輸出電壓值，為避免導(dǎo)線上產(chǎn)生壓降，應(yīng)將電子負載的檢測端(vsens)接至穩(wěn)壓電源的輸出端。2)使用電子負載校準(zhǔn)電壓及電流示值誤差之前，要確定直流電子負載的回讀誤差不大于被檢表（直流電源本身的電壓電流表）誤差極限的1/31/55。3)直流電子負載的正負輸入端不能接反，確定輸入電壓小于電子負載的額定電壓值；4)電子負載吸收的功率應(yīng)小于額定功率值，即p=ui額定功率。例如額定功率為300w的直流電子負載，如

11、果恒流值i設(shè)為10a，那么輸入電壓需小于30v，即要求p=ui300w. 而在實際的校準(zhǔn)中，盡管u、i之積小于額定功率，但是在加載的一瞬間，直流電源可能會產(chǎn)生較大的 “過沖”電流，致使當(dāng)前輸入的功率超過額定值，電子負載自動保護。4結(jié)束語隨著社會的發(fā)展、科技的進步，更多價格低廉、性能卓越的直流電子負載投入使用，這不但提高了工作效率，也滿足了更多的校準(zhǔn)及測試需求。而由直流電子負載組成的直流電源自動校準(zhǔn)系統(tǒng)也是發(fā)展的必然趨勢，無論是產(chǎn)品的出廠檢驗還是周期校準(zhǔn)都將產(chǎn)生更大的經(jīng)濟效益。參考文獻： 1programmable dc electronic load 6310 series operation & programming manualz.taiwan:chr