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閱讀：20發(fā)布時(shí)間：2026-6-10
直流電子負(fù)載最初是用于測(cè)試直流電源的專(zhuān)用型產(chǎn)品。直流電子負(fù)載顯示電源對(duì)各種負(fù)載條件的反應(yīng)，直流電子負(fù)載中比較常見(jiàn)的FET開(kāi)關(guān)和非電抗組件的使用避免了共振和不穩(wěn)定性，DC隨著越來(lái)越多的電子設(shè)備轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)能量，直流電子負(fù)載越來(lái)越受歡迎。它們可用于測(cè)試大多數(shù)直流電源，其中包括電池，太陽(yáng)能電池板，LED驅(qū)動(dòng)器，DC-DC轉(zhuǎn)換器和燃料電池。
當(dāng)前優(yōu)先模式是直流電子負(fù)載測(cè)試模式中的模式。此設(shè)置的基本用途是測(cè)量電池中存儲(chǔ)的總能量。當(dāng)電池提供電流時(shí)，其電壓下降。根據(jù)使用此特性（電壓曲線），我們可以根據(jù)的時(shí)間預(yù)測(cè)電池的容量。
做為恒流測(cè)試示例，我們使用鋰離子18650電池。以毫安為單位的容量（C）用于計(jì)算充電和放電電流。充電時(shí)，電流限制為0.5C（在我們的示例中為1250mA），需要在電池電壓達(dá)到4.2V之前停止充電。參見(jiàn)表1。
放電使用類(lèi)似的恒定電流過(guò)程。不建議使用較大的電流消耗，因?yàn)檫@會(huì)縮短電池壽命。同樣，至關(guān)重要的一點(diǎn)是，在電池達(dá)到其低壓極限（2.5V）時(shí)，必須停止供電，以防止進(jìn)一步的潛在損壞。圖2中的放電曲線說(shuō)明了電池的運(yùn)行的時(shí)間。
電池可以速率支持放電。但是，如果以該值的一小部分放電，鋰離子電池將產(chǎn)生更高的容量。低溫會(huì)影響電壓和容量。
電池的許多其他屬性取決于直流直流電子負(fù)載，容量，內(nèi)部阻抗，長(zhǎng)期充電/放電性能，低溫行為和惡劣的情況。容量是最比較常見(jiàn)的容量，因?yàn)樗鼤?huì)延長(zhǎng)電池的運(yùn)行的時(shí)間。例如，使用可變電流消耗來(lái)模擬設(shè)備從睡眠模式進(jìn)入活動(dòng)狀態(tài)時(shí)的測(cè)試可以描繪出電池如何承受各種放電速率的情況。如下圖1所示。
鋰離子電池在窄范圍內(nèi)工作時(shí)，使用壽命長(zhǎng)。避免高充電電壓（>4.1V）和低放電電壓（<2.6V）會(huì)減輕電池的壓力。計(jì)算電池容量將放電電流500mA乘以運(yùn)行的時(shí)間4.5h或2250mAh。由于2.6至4.1V的窄工作范圍，因此測(cè)得的容量略低于規(guī)定的容量。
表2：配置通道1上的負(fù)載模塊以拉恒定電流
表2顯示了用于可編程儀器（SCPI）的標(biāo)準(zhǔn)命令，用于配置當(dāng)前優(yōu)先級(jí)的負(fù)載
技巧2.測(cè)試電源的瞬態(tài)響應(yīng)
絕大多數(shù)電源采用電壓調(diào)節(jié)電路來(lái)提供恒定電壓?？墒?，在某些情況下，負(fù)載可能會(huì)超過(guò)電路維持恒定電壓的能力，因此，可能會(huì)出現(xiàn)瞬態(tài)電壓尖峰。
為了更好地量化瞬態(tài)響應(yīng)，請(qǐng)?jiān)O(shè)置負(fù)載，以使電源以電源一半的電流提供全輸出電壓。隨后突然增加負(fù)載以迫使電源提供電流，隨后減小負(fù)載以將電源恢復(fù)到一半容量。
電源從負(fù)載的顯著變化中恢復(fù)所需的時(shí)間稱(chēng)為其瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間。請(qǐng)參見(jiàn)圖2。
采用負(fù)載電阻器和開(kāi)關(guān)來(lái)測(cè)量此響應(yīng)時(shí)間可能會(huì)帶來(lái)挑戰(zhàn)。功率電阻器（通常是纏繞的組件）具有電感，該電感會(huì)與電源的瞬變相互作用。直流電子負(fù)載的采用避免了這種額外的相互作用。
是可以將直流電子負(fù)載配置為電阻或恒定電流模式，以實(shí)現(xiàn)這些測(cè)量。在前者中，需要計(jì)算產(chǎn)生所需電流（50％或100％）所需的電阻值。后者僅要求將負(fù)載設(shè)置為所需的電流值。
配置好負(fù)載后，下一步將是創(chuàng)建一個(gè)波形（步長(zhǎng)或脈沖），以生成瞬態(tài)的方式為電源供電。KeysightN6700系列具有一系列內(nèi)置波形，可簡(jiǎn)化此操作。只需描述幾個(gè)點(diǎn)就可以生成動(dòng)態(tài)負(fù)載。當(dāng)電流值從50％變?yōu)?00％時(shí)，階躍波形會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬變，脈沖會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)瞬變，每個(gè)邊沿一個(gè)。參見(jiàn)圖3。
電流限制通常有3種類(lèi)型
常規(guī)限流
是可以在恒定電壓（CV）到恒定電流（CC）之間轉(zhuǎn)換的電源。
折返限流電源
前兩個(gè)在功能上非常相似，只是在恒定電流區(qū)域的調(diào)節(jié)程度不同（請(qǐng)參見(jiàn)圖4），在電源CV/CC能力的情況下，該區(qū)域是可調(diào)節(jié)的。
此下降稱(chēng)為交叉區(qū)域。伴隨著負(fù)載電阻的進(jìn)一步降低，電源的限流電路現(xiàn)在處于活動(dòng)狀態(tài)。高質(zhì)量電源將向這個(gè)恒定電流區(qū)域急劇過(guò)渡。
技巧4測(cè)試DC-DC轉(zhuǎn)換器
DC-DC轉(zhuǎn)換器在其工作范圍內(nèi)，也可以接受各種輸入電壓，并提供隔離的穩(wěn)定輸出電壓。它們?cè)陔娮赢a(chǎn)品中的使用是司空見(jiàn)慣的。應(yīng)急車(chē)輛也可以利用升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器為計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備供電。
許多計(jì)算機(jī)需要14-19V的DC電源電壓，使用DC-DC轉(zhuǎn)換器直接從車(chē)輛的12V電池為這些設(shè)備供電，比使用AC電源逆變器通過(guò)其電源為每個(gè)設(shè)備供電要高效得多。AC-DC電源。
DC-DC轉(zhuǎn)換器效率高，通常優(yōu)于96％，并且是恒定功率（CP）器件。在恒定負(fù)載下，伴隨著電源電壓下降，它們會(huì)通過(guò)增加輸入電流來(lái)消耗恒定功率。參見(jiàn)圖5。
當(dāng)過(guò)流情況持續(xù)存在時(shí)，第二種保護(hù)措施是過(guò)流保護(hù)（OCP）也可以禁用輸出。在電流極，電源保持電流恒定（CC），但允許輸出電壓下降。電壓可能會(huì)下降到轉(zhuǎn)換器的工作電壓以下，使其進(jìn)入不穩(wěn)定狀態(tài)。過(guò)流保護(hù)通過(guò)切斷電源輸出來(lái)防止這種情況。
第三個(gè)保障措施是在直流電子負(fù)載上設(shè)置一個(gè)欠壓抑制器。在測(cè)試中，直流電子負(fù)載通過(guò)監(jiān)視轉(zhuǎn)換器的輸出電壓來(lái)保護(hù)轉(zhuǎn)換器，并且僅在提供標(biāo)稱(chēng)電壓時(shí)才汲取電流。禁止功能可關(guān)閉負(fù)載，直到轉(zhuǎn)換器恢復(fù)其正確的輸出電壓為止。
測(cè)試電源轉(zhuǎn)換器
N6700系列模塊化電源系統(tǒng)提供了一個(gè)四槽大型機(jī)，也可以在一個(gè)機(jī)箱中容納一個(gè)N6790A直流電子負(fù)載以及一個(gè)電源模塊?？舍槍?duì)于不同電壓進(jìn)行編程的電源模塊也可以輕松模擬汽車(chē)的變化電壓，而可配置為吸收恒定功率的負(fù)載可從電源中提取85W功率。85W的負(fù)載代表一臺(tái)筆記本電腦和連接到轉(zhuǎn)換器的多個(gè)外圍設(shè)備。
在每一個(gè)電壓下計(jì)算出的轉(zhuǎn)換器效率是轉(zhuǎn)換器的輸出功率除以輸入功率。前者由供應(yīng)產(chǎn)生和度量，后者由負(fù)載度量。
結(jié)果顯示
最開(kāi)始，當(dāng)轉(zhuǎn)換器為85W負(fù)載供電時(shí)，向其施加18V電壓。通過(guò)以500mV的步長(zhǎng)降低電壓，并在每一個(gè)電平下測(cè)量輸入電壓和電流，從而繼續(xù)進(jìn)行測(cè)試。這個(gè)過(guò)程一直持續(xù)到輸入電壓達(dá)到轉(zhuǎn)換器的下限為止。在這種情況下為9V。參見(jiàn)圖6。此時(shí)，通過(guò)欠壓抑制電路將負(fù)載從轉(zhuǎn)換器上移開(kāi)，一旦重新施加有效的輸入電壓，轉(zhuǎn)換器就更容易恢復(fù)。
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