什么是電子負(fù)載？電子負(fù)載的基本工作模式

1、簡介

電子負(fù)載在硬件測試中是使用頻率比較高的設(shè)備之一，是一種從電源吸收電流并消耗功率的測試儀器，基本都是通過控制內(nèi)部功率器件（Mosfet）導(dǎo)通量,依靠功率管的耗散功率消耗電能。很多初入硬件或者硬件測試的小伙伴分不清楚電源和負(fù)載的區(qū)別，簡單的說：

電源：提供功率的設(shè)備，輸出電流以供DUT正常工作

負(fù)載：消耗功率的設(shè)備，吸收DUT的輸出電流，將電流轉(zhuǎn)換為熱能耗散掉。

2、電子負(fù)載的分類

電子負(fù)載按照帶載類型主要分為三種：直流電子負(fù)載、交流電子負(fù)載、交直流電子負(fù)載。

顧名思義直流（DC）電子負(fù)載就是用在直流輸出產(chǎn)品帶載，交流電子負(fù)載就是用在交流輸出產(chǎn)品的帶載。

3、電子負(fù)載的基本工作模式

常見的電子負(fù)載主要有以下幾種工作模式：CC、CV、CR、CP、CZ、short、DYNA、OCP、LED等工作模式，下面主要介紹一下這個(gè)模式的使用場景和特點(diǎn)

CC（恒流）工作模式

CC模式是電子負(fù)載使用最多的模式，將電子負(fù)載設(shè)置為恒流工作模式時(shí)，無論外部電壓怎么變化，負(fù)載的電流值保持恒定。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(huì)啟動(dòng)電子負(fù)載的過壓保護(hù)機(jī)制，跳閘并關(guān)閉輸入。

常見的電子負(fù)載在CC模式下的電流檔位都分為兩檔，低電流檔位（CCL）和高電流檔位(CCH)，此目的是為了提高帶載精度，因此在使用電子負(fù)載的CC模式時(shí)要正確的選擇電流檔位。

上圖是一個(gè)常用的恒流電路，通過此電路很容易獲得精準(zhǔn)的電流值。R3為取樣電阻，VREF是給定信號(hào)。當(dāng)給定一個(gè)信號(hào)VREF時(shí)，如R3上的電壓小于VREF，也就是VOP07的-IN小于+IN，OP07加大輸出，增大MOS導(dǎo)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(dǎo)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上，實(shí)現(xiàn)恒流工作。

CV(恒壓)工作模式

電子負(fù)載處于恒壓工作模式時(shí)，電子負(fù)載試圖消耗足夠的電流來控制電源電壓到程序設(shè)定的值。電子負(fù)載的電壓帶載電壓是恒定的，而吸收的電流是不斷變化的。

上圖為恒壓電子負(fù)載電路。MOS管上的電壓經(jīng)R2和R3分壓后送入運(yùn)放+IN與給定值進(jìn)行計(jì)較。A點(diǎn)電壓的變化會(huì)引起R2上的電壓變化通過LM358影響Q1的導(dǎo)通程度，從而牽制A點(diǎn)電壓的變化，使A點(diǎn)保持恒壓。

CR（恒阻）工作模式

當(dāng)電子負(fù)載處于恒阻工作模式時(shí)，電子負(fù)載所消耗的電流與電壓成正比，即保持阻值恒定。

上圖A和B兩點(diǎn)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(diǎn)的電壓比上電路中的電流，也就是AB兩點(diǎn)的等效電阻。當(dāng)AB兩點(diǎn)電壓變化時(shí)，R1上的電壓也隨之變化，從而通過R1的電流也相應(yīng)的變化，保證了電路的恒阻特性。

CP（恒功率）工作模式

當(dāng)電子負(fù)載處于恒功率工作模式時(shí)，負(fù)載模塊根據(jù)程序設(shè)定的恒功率值調(diào)整被測設(shè)備的功耗。恒功率功能大部分電子負(fù)載都采用恒流電路來實(shí)現(xiàn)，原理是MCU采樣到輸入電壓后根據(jù)設(shè)定的功率值來計(jì)算輸出電流，通過電流的變化來達(dá)到恒功率的模式。

CZ（恒阻抗）工作模式

定阻抗模式不同于CC、CP這種的帶載方式。定阻抗是為了模擬實(shí)際的感抗、阻抗、容抗和負(fù)載來進(jìn)行拉載，因此拉載更能趨近真實(shí)情況。CZ模式下可設(shè)定等效串聯(lián)電阻Rs、等效串聯(lián)電感Ls、等效并聯(lián)電容CL以及等效負(fù)載電阻RL，設(shè)定完參數(shù)后負(fù)載會(huì)按照編程的阻抗，進(jìn)行拉載電流。

DYNA（動(dòng)態(tài)負(fù)載）模式

電子負(fù)載的DYNA功能操作能夠根據(jù)設(shè)定規(guī)則使電子負(fù)載在兩種設(shè)定參數(shù)間切換，此功能可以用來測試電源的動(dòng)態(tài)特性。但是首先要確保電子負(fù)載具備動(dòng)態(tài)負(fù)載測試（DYNA）功能，其次關(guān)注電子負(fù)載的電流斜率指標(biāo)，保證電子負(fù)載的電流上升速率滿足測試要求。

主要的設(shè)置參數(shù)包括：

①帶載電流高值（I_H）

②帶載電流低值（I_L）

③高值脈寬時(shí)間（T_H）

④低值脈寬時(shí)間（T_L）

⑤上升斜率（Rise）

⑥下降斜率(False)

⑦循環(huán)周期(Rt)

在DYNA模式中，電子負(fù)載的電流斜率是我們最關(guān)心的指標(biāo)，足夠快的電流斜率更能模擬出DUT實(shí)際應(yīng)用場景下的最惡劣情況，當(dāng)然并不是越快越好，太快的電流斜率會(huì)產(chǎn)生電流過沖，也就是電子負(fù)載的電流環(huán)控制不夠好，“快”與“穩(wěn)”始終是一對(duì)冤家，又快又穩(wěn)才是我們想要的。選擇電流斜率更高的電子負(fù)載性價(jià)比更高，對(duì)于我們產(chǎn)品測試的適用性更廣泛。

Short(短路)模式

短路測試從字面意思就很容易理解，就是為了模擬短路測試。一般使用電子負(fù)載的短路模式需要注意兩點(diǎn)：

①電子負(fù)載的短路是不是真的物理短路，能否真的能夠?qū)UT真正的短路

②電子負(fù)載功率比較小，而產(chǎn)品的短路瞬間功率比較大的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候可能不能將DUT完全短路，所以也要注意電子負(fù)載的功率問題。

OCP（過流）模式

OCP模式也是為了測試DUT的輸出電流保護(hù)值，在電子負(fù)載的的OCP菜單欄正確配置參數(shù)后，運(yùn)行后電子負(fù)載會(huì)自動(dòng)測量出OCP的值。

一般OCP模式需要配置以下幾個(gè)參數(shù)：

①OCP_start:?OCP的起始電流值

②OCP_end:ocp的終止電流值

③OCP_step:這個(gè)step在不同的電子負(fù)載中表達(dá)的意思不同，有的為步進(jìn)電流值，有的為步進(jìn)次數(shù)。假設(shè)ocp_start=1A,ocp_end=3A,如果OCP_step=0.1A，那么表示電流每次增加0.1A。如果ocp=10,那么電流每次增加（3-1）/10=0.2A。

④OCP_delay:表示每設(shè)定一次電流后的等待時(shí)間，這個(gè)時(shí)間主要是為了讓DUT的輸出穩(wěn)定后再讀取

⑤OCP_TRG_V: OCP的觸發(fā)電壓，每次增加電流后，電子負(fù)載都會(huì)讀取一次輸出電壓和觸發(fā)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)輸出電壓小于觸發(fā)電壓后，電子負(fù)載認(rèn)定DUT已經(jīng)OC，并記錄此時(shí)的帶載值。

LED模式

LED模式主要用于LED電源的測試，其內(nèi)置模擬LED特性負(fù)載模式，模擬LED導(dǎo)通前電流為0以及導(dǎo)通后按照伏安曲線上升的特點(diǎn)。利用電子負(fù)載帶載，有效替代LED燈條以及純電阻性負(fù)載的光污染、參數(shù)不穩(wěn)定問題。

除了以上的基本常用模式外，電子負(fù)載根據(jù)負(fù)載特性的變化，還具有CV+CC、CR+CC、CV+CR、CC+CP等多種組合工作模式。另外基本上各家的電子負(fù)載還有一些特別的功能，比如時(shí)序測試、紋波測試、快充功能測試等等，在此就不逐個(gè)介紹了。

編輯：黃飛

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