1.恒流模式(CC)
下圖是電子負載與被測電源的連接圖和外特性曲線。在當前模式下,無論輸入電壓是否變化,直流電子負載都消耗恒定的電流不變。在直流穩壓電源的檢測中恒流操作模式是最為常用的模式,可用于電壓源性能測試和蓄電池的放電測試等。
如下圖所示,VREF表示給定電壓值,Q1是功率MOS管,R1是標準取樣電阻,Vtest為待測電壓源。其工作原理可簡述為:剛開始VREF加正電壓時,運算放大器輸出電壓增大,Q1導通量也隨之增加,使得Q1流過的電流增大,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,所以運放的輸出電壓降低,Q1導通量減小,直至R1的端電壓與VREF相等,此時流過Q1的電流為:
若VREF=1V,R1=1Ω,可得流過MOS管的電流恒為1A。
2.恒壓模式(CV)
下圖為電子負載與被測電源連接圖和外特性圖。在此模式下,負載單元根據所設置的電壓值控制MOS管的柵極電壓,無論電流多大,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載的基本模式,通常用于電流源性能測試和測試電池充電器等。
其工作原理:起初D/A給定一個電壓,運算放大器輸出高電平,使Q2導通,流過Q2的電流不斷增加,從而Vtest增加,又因為運放的反相端是R2與R3對Vtest的分壓,所以反相端電壓升高,運放的輸出電壓降低,使得Q2的導通量減小。當運算放大器的同相端與反相端電壓值相等時,電路達到動態平衡,此時Vtest與D/A輸出電壓有關。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,直流電子負載被等效為一個恒定的電阻,CR模式主要用于電源的激活、啟動和限流特性測試。
在此模式下,負載單元從電源吸收的電流I與測試電壓Vtest成比例關系。恒阻模式的電路圖如下圖,其中R5為滑動變阻器,假設Vtest為正電壓,R5的滑動端處于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,再依據運算放大器的虛短、虛斷,可知運放的同相端電壓也為0.1I,則:
即:
若此時調節R5滑動端到x%,運放的反相電壓仍然為0.1I,由:
得:
負載等效電阻與R5的滑動端有關,可以等效為一個功率可調的電阻。
4.動態負載模式
在此模式下,直流電子負載的輸入端口所吸收直流電能按所設定或選擇的變化規律及特征參數隨時間進行變換,其負載變化規律及特征參數可以設定或選擇。通常利用動態負載模式測量電源動態性能指標。以典型的梯形波負載波形為例,其動態負載模式特性如下圖所示。在此模式時,用六個特征參數來描述動態負載的電流波形,分別是高值負載、低值負載;負載電流上升時間、負載電流下降時間;高值負載時間、低值負載時間。負載波形周期為t1、t2、t3、t4之和。動態負載模式用于測試電源的整體回路反應,即瞬時響應和恢復時間測試,實際上大部分負載是動態復載。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:電子負載基本工作模式原理
文章出處:【微信號:mcu168,微信公眾號:硬件攻城獅】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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