電子負(fù)載基本工作模式原理

1.恒流模式(CC)

下圖是電子負(fù)載與被測(cè)電源的連接圖和外特性曲線。在當(dāng)前模式下，無(wú)論輸入電壓是否變化，直流電子負(fù)載都消耗恒定的電流不變。在直流穩(wěn)壓電源的檢測(cè)中恒流操作模式是最為常用的模式，可用于電壓源性能測(cè)試和蓄電池的放電測(cè)試等。

如下圖所示，VREF表示給定電壓值，Q1是功率MOS管，R1是標(biāo)準(zhǔn)取樣電阻，Vtest為待測(cè)電壓源。其工作原理可簡(jiǎn)述為：剛開(kāi)始VREF加正電壓時(shí)，運(yùn)算放大器輸出電壓增大，Q1導(dǎo)通量也隨之增加，使得Q1流過(guò)的電流增大，從而R1上的取樣電壓增大，使得放大器同相端和反相端差值減小，所以運(yùn)放的輸出電壓降低，Q1導(dǎo)通量減小，直至R1的端電壓與VREF相等，此時(shí)流過(guò)Q1的電流為：

若VREF=1V，R1=1Ω，可得流過(guò)MOS管的電流恒為1A。

2.恒壓模式(CV)

下圖為電子負(fù)載與被測(cè)電源連接圖和外特性圖。在此模式下，負(fù)載單元根據(jù)所設(shè)置的電壓值控制MOS管的柵極電壓，無(wú)論電流多大，都將從電源吸收足夠的電流以控制MOS管的電壓保持不變。這種模式也是電子負(fù)載的基本模式，通常用于電流源性能測(cè)試和測(cè)試電池充電器等。

其工作原理：起初D/A給定一個(gè)電壓，運(yùn)算放大器輸出高電平，使Q2導(dǎo)通，流過(guò)Q2的電流不斷增加，從而Vtest增加，又因?yàn)檫\(yùn)放的反相端是R2與R3對(duì)Vtest的分壓，所以反相端電壓升高，運(yùn)放的輸出電壓降低，使得Q2的導(dǎo)通量減小。當(dāng)運(yùn)算放大器的同相端與反相端電壓值相等時(shí)，電路達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)Vtest與D/A輸出電壓有關(guān)。若將D/A輸出電壓記為Vin，可以得出：

若取R2=9kΩ，R3=1kΩ，D/A輸出電壓Vin=1V，代入上式，可以得出Vtest=10V。

3.恒阻模式(CR)

在CR模式下，直流電子負(fù)載被等效為一個(gè)恒定的電阻，CR模式主要用于電源的激活、啟動(dòng)和限流特性測(cè)試。

在此模式下，負(fù)載單元從電源吸收的電流I與測(cè)試電壓Vtest成比例關(guān)系。恒阻模式的電路圖如下圖，其中R5為滑動(dòng)變阻器，假設(shè)Vtest為正電壓，R5的滑動(dòng)端處于1%的位置，則電流I的流向與圖示方向相同，電阻R1的端電壓為0.1I，再依據(jù)運(yùn)算放大器的虛短、虛斷，可知運(yùn)放的同相端電壓也為0.1I，則：

即：

若此時(shí)調(diào)節(jié)R5滑動(dòng)端到x%，運(yùn)放的反相電壓仍然為0.1I，由：

得：

負(fù)載等效電阻與R5的滑動(dòng)端有關(guān)，可以等效為一個(gè)功率可調(diào)的電阻。

4.動(dòng)態(tài)負(fù)載模式

在此模式下，直流電子負(fù)載的輸入端口所吸收直流電能按所設(shè)定或選擇的變化規(guī)律及特征參數(shù)隨時(shí)間進(jìn)行變換，其負(fù)載變化規(guī)律及特征參數(shù)可以設(shè)定或選擇。通常利用動(dòng)態(tài)負(fù)載模式測(cè)量電源動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。以典型的梯形波負(fù)載波形為例，其動(dòng)態(tài)負(fù)載模式特性如下圖所示。在此模式時(shí)，用六個(gè)特征參數(shù)來(lái)描述動(dòng)態(tài)負(fù)載的電流波形，分別是高值負(fù)載、低值負(fù)載；負(fù)載電流上升時(shí)間、負(fù)載電流下降時(shí)間；高值負(fù)載時(shí)間、低值負(fù)載時(shí)間。負(fù)載波形周期為t1、t2、t3、t4之和。動(dòng)態(tài)負(fù)載模式用于測(cè)試電源的整體回路反應(yīng)，即瞬時(shí)響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間測(cè)試，實(shí)際上大部分負(fù)載是動(dòng)態(tài)復(fù)載。

審核編輯：湯梓紅