電子負載的工作原理

2021-02-13 電子工程專輯

從功能上來說,電子負載和電源完全相反,電源用於給電子產品供電,而電子負載用於吸收或消耗功率。但從工作方式上來說,電源和電子負載有非常相似,通常工作在恆壓CV模式或恆流CC模式。 在實際應用中,電子負載的工作模式也通常與電源的工作模式相反,即恆壓CV源需要使用恆流CC模式的電子負載,而恆流CC源使用恆壓CV模式的電子負載。當然,幾乎絕大部分的電子負載還有另一種恆阻CR模式,用於模擬現實中的電阻特性電子產品。

本文章主要介紹電子負載如何實現CV、CC或CR工作模式,但建議先去閱讀之前的關於直流電源如何實現CV、CC模式輸出的文章。 其實,無論是直流電源還是直流電子負載,CC和CV工作模式實現原理也都非常相似。圖1為電子負載的CC模式框圖
電子負載工作在CC模式時,通常其供電設備是一個電壓源。電子負載的電流放大器通過比較感應電阻R上的電壓和參考電壓,然後控制FET場效應管的RDS ,使得整個迴路工作和保持在設定的電流。圖2為CC模式下對應的I-V曲線,準確的工作點就是電壓源的電壓和電子負載設定的電流的交叉點。
CV模式和CC非常的相似,如圖3所示,不同的就是比較的不再是電流感應電阻上的電壓,而是分壓電路上的電壓。此時,電壓保持穩定,且FET場效應管會儘可能的吸收外部電源能夠提供的電流。
常見的鋰電池就是典型的CV源,而電池的充電過程需要使用恆流源。圖4為CV模式下對應的I-V曲線,

CV和CC模式與直流電源的實現方式比較接近,也相對比較簡單。那電子負載的CR模式又是如何實現呢?如圖5所示,當CC和CV模式同時受控時,保持特定的電壓和電流的比率( V/I =CR),即比較電流迴路「感應電阻R」上的電壓和電壓迴路「分壓電阻」上的電壓值。如本例中電流為1V/A和電壓0.2V/V,等效的電阻R為 5Ω。
CR模式的電子負載通常用於模擬實際存電阻特性的電子設備,用於測試既可以工作在CV,也可以工作CC模式的電源。圖6為CR模式下對應的I-V曲線
通過上面的介紹,我們也看出其實電子負載在CV或CC工作模式控制上是非常相似的,但大部分的電子負載還能模擬純電阻特性的負載。

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